WO2016043316A1 - 検査ユニット、検体分析装置および検査方法 - Google Patents

検査ユニット、検体分析装置および検査方法 Download PDF

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WO2016043316A1
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lightness
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敦 細谷
大悟 ▲高▼橋
基浩 小田
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シスメックス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a test unit, a sample analyzer including the test unit, and a test method.
  • Patent Document 1 When analyzing the concentration of a component contained in a sample such as urine, a method for determining the coloration status of a reagent part (measurement part) provided on a test piece (test body) by image processing is known. (For example, Patent Document 1).
  • the imaging data corresponding to the specularly reflected area is an image of the light regularly reflected by the droplet, and the image of the measurement surface to be originally captured is correctly recorded in this imaging data.
  • imaging data corresponding to the specularly reflected area adversely affects the examination of the specimen.
  • an object of the present invention is to provide a test unit that can inspect a specimen satisfactorily even when the specular reflection area is included in the imaging data, and a sample analyzer including the test unit.
  • an inspection unit is an inspection unit that inspects a liquid specimen based on the brightness distribution of a measurement unit provided in a test body.
  • An irradiation unit that irradiates light, an imaging unit that images the measurement unit, a generation unit that generates a determination index based on imaging data acquired by the imaging unit, and a measurement item corresponding to the measurement unit are determined
  • a determination unit that makes a determination based on an index, and when a sample is supplied to the measurement surface on the measurement unit, the brightness value of all or a part of the measurement surface depends on the absorption state of the sample and the components of the sample.
  • the generation unit is configured to calculate a reference lightness as a lightness index on the reference surface on the specimen and a first sample lightness as a lightness index on the measurement surface, respectively, No. of reference brightness Whether or not the specular reflection area is included in the imaging data corresponding to the measurement surface based on the relationship between the first decrease rate calculated as the ratio of the specimen lightness and the standard deviation or variance of the lightness distribution on the measurement surface.
  • a determination unit to be determined and a second calculation unit that calculates the second specimen lightness as a lightness index in the remaining region excluding the specular reflection region from the measurement surface when the determination unit determines that the specular reflection region exists.
  • the determination unit determines that the specular reflection area does not exist by using the determination index based on the second specimen brightness.
  • a determination index based on the first specimen brightness By using a determination index based on the first specimen brightness, a measurement item corresponding to the measurement unit is determined.
  • the determination unit calculates the second decrease rate calculated as the ratio of the second sample lightness to the reference lightness as a specular surface.
  • the measurement item corresponding to the measurement unit is determined using the first decrease rate as a determination index.
  • the second calculation unit obtains the remainder obtained by excluding data from which the brightness value is equal to or greater than a threshold value from the imaging data. As a region, the second specimen brightness is calculated.
  • the first calculation unit calculates an average value of the brightness distribution on the reference surface as the reference brightness and an average value of the brightness distribution on the measurement surface as the first specimen brightness, respectively. Then, the second calculation unit calculates the average value of the brightness distribution in the remaining region as the second specimen brightness.
  • the irradiating unit includes a light source, a diffusion unit that converts the emitted light emitted from the light source to make the emitted light diffused, and between the light source and the diffusion unit. And a light guide part that guides outgoing light to the diffusion part, and the outgoing light is guided to the diffusion part through a light guide hole formed in the light guide part and diffused.
  • the inner peripheral length of the light guide hole in the direction perpendicular to the light irradiation direction increases as the distance from the light source increases.
  • the light source is preferably a point light source.
  • the moving unit moves the imaging unit and the irradiation unit relative to the specimen along the arrangement direction of each measuring unit during imaging, and the imaging unit is The imaging data corresponding to each measurement surface is acquired while being moved by the moving unit.
  • the specimen is urine
  • the test unit is configured to test the concentration of the urine component.
  • a sample analyzer is a sample analyzer, the inspection unit according to any of the first aspects, a sample processing unit that discharges a sample to each measurement unit of a test body, A transport unit that transports the test body supplied with the sample to the measurement unit from the sample processing unit to the test unit.
  • An inspection method is an inspection method for inspecting a liquid specimen based on the lightness distribution of a measurement unit provided in a test body, irradiating light toward the measurement unit, and measuring When a measurement index corresponding to a measurement unit is determined and a determination index is generated, a reference on the specimen is generated.
  • the reference brightness as the brightness index on the surface and the first sample brightness as the brightness index on the measurement surface on the measurement unit supplied with the sample are respectively calculated and calculated as the ratio of the first sample brightness to the reference brightness Whether or not the specular reflection area is included in the imaging data corresponding to the measurement surface based on the relationship between the first decrease rate and the standard deviation or variance of the lightness distribution on the measurement surface.
  • the second specimen brightness is calculated as the brightness index in the remaining area excluding the specular reflection area from the measurement surface, and the measurement item corresponding to the measurement section is determined, it is determined that the specular reflection area exists.
  • the measurement item corresponding to the measurement unit is determined.
  • the measurement index is based on the first specimen brightness. The measurement item corresponding to the measurement unit is determined by using the determined determination index.
  • the ratio is calculated as the ratio of the second specimen lightness to the reference lightness.
  • the measurement item corresponding to the measurement unit is determined using the first decrease rate as a determination index.
  • the inspection method when generating a determination index, when it is determined that a specular reflection region exists, data obtained by removing from the imaging data data whose brightness value of the measurement surface is equal to or greater than a threshold value Is used as the remaining area, and the second specimen brightness is calculated.
  • the average value of the lightness distribution on the reference surface is calculated as the reference lightness, and the average value of the lightness distribution on the measurement surface is calculated as the first sample lightness.
  • the average value of the brightness distribution in the remaining area is calculated as the second specimen brightness.
  • the emitted light emitted from the light source is guided to the measurement unit in a state of being diffused light.
  • the sample analyzer according to the second aspect or the test method according to the third aspect, (1) When it is determined that a specular reflection area exists in the imaging data, a determination index based on the second specimen brightness is used, (2) When it is determined that there is no specular reflection area in the imaging data, a determination index based on the first specimen brightness is used, A measurement item corresponding to the measurement unit is determined.
  • the specular reflection area can be satisfactorily removed while leaving the area used for the calculation of the determination index. Therefore, it is possible to prevent an erroneous determination of the measurement item due to the specular reflection region.
  • the light emitted from the light source is diffused while being reflected by the inner wall of the light guide hole whose width increases from the light source toward the diffusion unit. Reach the department.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an appearance of a sample analyzer 1 in an embodiment of the present invention.
  • the sample analyzer 1 is a device that examines the concentration of a liquid sample such as urine (for example, glucose and protein) and the specific gravity of the sample.
  • a transport unit 3 is provided on the front surface of the sample analyzer 1.
  • the casing 1a of the sample analyzer 1 is mainly provided with a display unit 8 and a warning lamp 9.
  • FIG. 1 and the subsequent drawings in order to facilitate understanding of each component described in the drawings, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane as necessary. Is attached.
  • the transport unit 3 transports one or a plurality of Spitz tubes 5 from the transport position of the transport platform 6 to the transport position of the transport platform 6 via the sampling position below the sample processing unit 10.
  • each Spitz tube 5 is a reservoir for storing a specimen.
  • each Spitz tube 5 is transported in a state of leaning on a transport table 6.
  • the display unit 8 is configured by a liquid crystal display, for example, and has a function as a “touch panel” that can specify a position on the screen by touching the screen with a finger or a dedicated pen. Therefore, the user of the sample analyzer 1 (hereinafter simply referred to as “user”) gives an instruction using the “touch panel” function of the display unit 8 based on the content displayed on the display unit 8.
  • the sample analyzer 1 can execute a predetermined process (for example, start analysis of the sample stored in the Spitz tube 5).
  • the display unit 8 can be used as an input unit that receives an input operation from the user.
  • the warning light 9 is a notifying unit for notifying the user of the operation status of the sample analyzer 1, and is formed of a transparent body such as an acrylic rod. As shown in FIG. 1, the warning lamp 9 has a transparent main body 9a and a lighting part 9b whose surface is made opaque by polishing or the like. Thereby, when light is guided from the end of the main body 9a to the warning lamp 9, the lighting unit 9b emits light in a color corresponding to the guided light.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a main part of the sample analyzer 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the sample processing unit 10.
  • the sample analyzer 1 mainly includes a sample processing unit 10, a transfer unit 40, a test unit 70, and a control unit 90.
  • the sample processing unit 10 discharges the sample sucked into the nozzle 11 from the Spitz tube 5 at a desired position (for example, each measurement unit 7a of the test body 7 placed on the transfer unit 40).
  • the sample processing unit 10 mainly includes a nozzle 11, an elevating unit 15, and an advance / retreat unit 20.
  • the nozzle 11 is a cylindrical body formed of a conductive material. From the tip of the nozzle 11, the aspirated specimen or cleaning liquid can be discharged.
  • the elevating unit 15 moves the nozzle 11 in the elevating direction (arrow AR3 direction) with respect to the liquid level of the specimen stored in the Spitz tube 5.
  • the advance / retreat part 20 moves the elevating part 15 along the advance / retreat direction (arrow AR2 direction) between the upper position of the Spitz tube 5 and the upper position of the transfer unit 40.
  • the nozzle 11 can move between the sample aspirating position and the discharge position for discharging the sample to the test body 7 as shown in FIG. .
  • the transfer unit 40 transfers the test body 7 supplied with the sample to each measurement unit 7 a from the sample processing unit 10 to the inspection unit 70.
  • the transfer direction (arrow AR1 direction) of the test body 7 is substantially orthogonal to the forward / backward direction (arrow AR2 direction) of the nozzle 11.
  • the inspection unit 70 performs the determination of the measurement item corresponding to each measurement unit 7a by imaging each measurement unit 7a of the test body 7 and performing image processing on the acquired imaging data.
  • the detailed configuration of the inspection unit 70 will be described later.
  • the control unit 90 is electrically connected to the sample processing unit 10, the transfer unit 40, and the test unit 70 via the signal line 99.
  • the control unit 90 controls the operations of the sample processing unit 10, the transfer unit 40, and the inspection unit 70. The detailed configuration of the control unit 90 will be described later.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the inspection unit 70.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of a main part of the inspection unit 70.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the irradiation unit 85 taken along the cutting plane SP1 in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the irradiation unit 85 taken along the cutting plane SP2 of FIG.
  • the inspection unit 70 inspects the liquid specimen based on the brightness distribution of the measurement unit 7 a provided in the test body 7. As shown in FIG. 4, the inspection unit 70 mainly includes a moving unit 71, an imaging unit 80, and an irradiation unit 85.
  • “brightness” represents the brightness of the object surface.
  • the value of each pixel imaged by the imaging unit 80 corresponds to the brightness value, and the distribution of the value of each pixel. (That is, imaging data) corresponds to the brightness distribution.
  • RGB Red, Green, Blue
  • three brightness distributions based on the R pixel, the G pixel, and the B pixel can be acquired.
  • the moving unit 71 moves the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 along the arrangement direction (arrow AR2 direction) of each measuring unit 7a at the time of imaging.
  • the moving unit 71 mainly includes a fixed frame 72, a guide 73, pulleys 74 (74 a and 74 b), a belt 75, a moving motor 77, and a fixing tool 78. ing.
  • the fixed frame 72 is a frame for fixing the imaging unit 80 and the irradiation unit 85. As shown in FIG. 4, wheels 72 a are provided below the fixed frame 72.
  • the fixed frame 72 is slidable with respect to a guide 73 extending in the forward / backward direction (arrow AR2 direction).
  • the pulley 74 (74a, 74b) rotates around an axis substantially parallel to the arrow AR3 direction.
  • a belt 75 is hung on the outer periphery of the pulley 74 (74a, 74b).
  • the shaft center of the pulley 74 a is connected to the rotation shaft of the moving motor 77.
  • the moving unit 71 is fixed to the belt 75 by a fixing tool 78.
  • the moving unit 71 is moved along the forward / backward direction (arrow AR2 direction). Therefore, the imaging unit 80 can move directly above each measurement unit 7a.
  • the imaging unit 80 images each measuring unit 7a by being moved along the advancing / retreating direction by the moving unit 71.
  • the imaging unit 80 mainly includes an imaging element 81 and a lens system 83.
  • the lens system 83 forms, for example, an image of light reflected by the test body 7 on the image sensor 81. As shown in FIG. 5, the imaging unit 80 is fixed to the fixed frame 72 (see FIG. 4) so that the optical axis of the lens system 83 is parallel to the arrow AR3.
  • the image sensor 81 is composed of a plurality of light receiving elements, and converts the light imaged by the lens system 83 into an electric signal corresponding to the intensity of the light.
  • the imaging device 81 for example, a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor may be employed.
  • the imaging element 81 a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally or two-dimensionally may be employed. Further, an image sensor 81 that can acquire a grayscale image or a color image may be employed.
  • the irradiation unit 85 irradiates diffused light toward the measurement unit 7a of the test body 7, for example.
  • the irradiation direction of the light irradiated from the irradiation unit 85 (arrow AR4 direction: see FIG. 6) is inclined with respect to the optical axis of the lens system 83 (parallel to the arrow AR3 direction).
  • the irradiation unit 85 is fixed to a mounting body 72b (see FIG. 5) of the fixed frame 72.
  • the irradiation unit 85 mainly includes a light source 86, a light guide unit 87, and a diffusion unit 88.
  • the “irradiation direction” refers to a direction parallel to the central axis of the diffused light irradiated from the irradiation unit 85.
  • the light source 86 is a point light source configured, for example, as an LED (Light Emitting Diode). As shown in FIG. 6, the light source 86 is fixed to a plate-like lid 89 disposed on the upper part of the light guide unit 87.
  • LED Light Emitting Diode
  • the diffusing unit 88 transmits the emitted light emitted from the light source 86 to make the emitted light diffused.
  • the diffusing portion 88 is provided at the lower portion of the light guide portion 87 so as to close the rectilinear hole 87b.
  • a milky white acrylic plate may be employed, or an acrylic plate whose surface is made opaque by polishing or the like may be employed.
  • the light guide unit 87 guides the emitted light emitted from the light source 86 to the diffusion unit 88.
  • the light guide portion 87 is a cylindrical body in which a light guide hole 87 a and a straight advance hole 87 b are formed along the irradiation direction, and is provided between the light source 86 and the diffusion portion 88. Yes. Thereby, the emitted light emitted from the light source 86 is guided to the diffusing portion 88 through the light guide hole 87a and the straight advance hole 87b.
  • the inner peripheral length of the light guide hole 87a (the length along the inner peripheral wall 87c of the light guide portion 87) in the direction perpendicular to the irradiation direction of diffused light (arrow AR4 direction). Increases as the distance from the light source 86 increases. That is, the width of the light guide hole 87 a is increased from the light source 86 toward the diffusion portion 88.
  • the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 of the inspection unit 70 are moved with respect to the test body 7 placed on the placement unit 41 of the transfer unit 40. Therefore, the imaging unit 80 can acquire imaging data corresponding to each measurement surface 7c (see FIGS. 8 and 9) on the specimen 7 while being moved by the moving unit 71.
  • test body 7 is a test paper for qualitatively or quantitatively measuring the concentration of the component dissolved in the liquid specimen.
  • the test body 7 mainly has a plurality of measurement parts 7 a and a base part 7 b.
  • Each of the plurality of measurement units 7a is associated with a specific measurement item (for example, a specific component dissolved in the specimen). As shown in FIGS. 8 and 9, each measurement unit 7a is arranged along the longitudinal direction of the base 7b (the direction of the arrow AR2).
  • the brightness of each measurement surface 7c changes according to the concentration of the corresponding measurement item (component). More specifically, when the sample is supplied to the measurement surface 7c on the measurement unit 7a, the brightness of all or part of the measurement surface 7c decreases according to the absorption state of the sample and the components of the sample on the measurement surface 7c. To do.
  • the base portion 7b is a support for arranging a plurality of measuring portions 7a, and the color of the base portion 7b is set to a high brightness (for example, white).
  • a high brightness for example, white
  • the lightness index on the reference surface 7d on the base 7b is used as the lightness reference value.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the cumulative ratio and the brightness value on the measurement surface 7c on the measurement unit 7a.
  • FIG. 11 is a side view showing the state of the sample 7e supplied to the measurement unit 7a.
  • FIG. 12 to FIG. 14 is a graph showing the relationship between the cumulative ratio and the brightness value on the measurement surface 7c on the measurement unit 7a, as in FIG.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the standard deviation of the brightness distribution on the measurement surface 7c on the measurement unit 7a and the reduction rate.
  • the vertical axis in FIGS. 10 and 12 to 14 represents the cumulative ratio
  • the horizontal axis represents the brightness value.
  • the decrease rate D used in the measurement item determination method is obtained as follows. That is, when the average value of the lightness distribution on the reference surface 7d of the base portion 7b is defined as BSave and the average value of the lightness distribution on the measurement surface 7c is defined as Bave, the decrease rate D is calculated by Expression (2). .
  • the average value of the brightness distribution on the reference surface 7d is referred to as “reference brightness”, and the average value of the brightness distribution on the measurement surface 7c is referred to as “first sample brightness”.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the cumulative ratio and the brightness value when all the samples supplied to the measurement surface 7c are absorbed by the measurement unit 7a (corresponding to the measurement unit 7a on the right side of FIG. 11).
  • Figure 10 shows the following.
  • the average value of the brightness distribution of the pixels whose brightness is reduced by the specimen in the measurement surface 7c is in the vicinity of “B11”, and the brightness value “B” of the pixel in the measurement surface 7c where the brightness is not reduced is “B12”. It is near.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the cumulative ratio and the brightness value when a part of the sample supplied to the measurement surface 7c remains on the measurement unit 7a (corresponding to the measurement unit 7a on the left side of FIG. 11). is there.
  • Figure 12 shows the following. That is, light is specularly reflected by the specimen 7e existing as a droplet on the measurement unit 7a, and the brightness value “of the pixel corresponding to the specularly reflected region (hereinafter simply referred to as“ specular reflection region ”). “B” is in the range of “Bth” to “Bmax”. Similarly to the case of FIG. 10, the average value of the brightness distribution of the pixels whose brightness is decreased by the specimen in the measurement surface 7c is in the vicinity of “B11”, and the pixels of the measurement surface 7c in which the brightness is not decreased are generated. The brightness value “B” is in the vicinity of “B12”.
  • the imaging data corresponding to the specularly reflected region is obtained by imaging the light regularly reflected by the droplet, and the image of the measurement surface 7c to be originally captured is correct in this imaging data. Not recorded. Therefore, in order to correctly determine the measurement item corresponding to each measurement unit 7a, it is necessary to remove the specular reflection area from the imaging data.
  • the region where the cumulative ratio “AR” ⁇ “Re” is originally a region that should be used for calculating the reduction rate D according to Equation (2).
  • the region where the cumulative ratio “AR” ⁇ “Re” is excluded, there is a problem that the reduction rate D cannot be calculated correctly and the determination of the corresponding measurement item cannot be performed correctly.
  • the decrease rate D according to the equation (2) is inherently reduced.
  • the area to be used for calculation is excluded.
  • the decrease rate D cannot be calculated correctly, and there is a problem that the corresponding measurement item cannot be correctly determined.
  • the standard deviation of the brightness distribution in the case of having a specular reflection area (in the case of FIG. 12) is larger than the standard deviation of the brightness distribution in the case of having no specular reflection area (in the case of FIG. 10).
  • the discriminant curve DC shown in FIG. 15 is employ
  • a plot of the calculated standard deviation and reduction rate (first reduction rate) is below the discriminant curve DC (hatched) as indicated by point P1 (D1, SD1). If it is located in (region), it is determined that the specular reflection region is not included in this imaging data. The determination of the measurement item (concentration of the corresponding component) is executed based on the decrease rate “D1” (first decrease rate) corresponding to the point P1.
  • the reduction rate is “DT2” ⁇ “D” ⁇ “DT1”, “DT3” ⁇ “D” ⁇ “DT2”, “DT4” ⁇ “D” ⁇ “DT3”, and
  • the ranges of “0” ⁇ “D” ⁇ “DT4” are defined as regions F1 to F4, respectively.
  • the regions F1 to F4 are experimentally determined in advance as corresponding to the concentration ranges A1 to A4 of the components, respectively.
  • this imaging data includes a specular reflection region.
  • the determination of the measurement item is performed based on the second specimen brightness of the remaining area excluding the specular reflection area in the imaging data corresponding to the measurement surface 7c.
  • the discriminant curve DC may be obtained in advance for each component contained in the sample by experiments or the like, or may be obtained using a predetermined calculation formula.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the control unit 90.
  • FIG. 17 is a flowchart for explaining a procedure for determining a measurement item corresponding to each measurement unit 7a.
  • the control unit 90 mainly includes a CPU 91, a memory 92, and a communication control unit 94.
  • a CPU (Central Processing Unit) 91 executes operation control and data processing according to the program 92a in the memory 92. Also, the arithmetic functions corresponding to the blocks (indicated by reference numerals 95 (95a, 95b, 95c) and 96, respectively) described in the CPU 91 in FIG.
  • the generation unit 95 generates a determination index used by the determination unit 96 based on the imaging data acquired by the imaging unit 80. As illustrated in FIG. 16, the generation unit 95 mainly includes a first calculation unit 95a, a determination unit 95b, and a second calculation unit 95c.
  • the first calculation unit 95a calculates the reference brightness as the brightness index on the reference surface 7d (see FIGS. 8 and 9) set on the test body 7, and the first sample brightness as the brightness index on the measurement surface 7c. To do.
  • the determination unit 95b calculates a first reduction rate that is a ratio of the first specimen lightness to the reference lightness using the equation (2).
  • the determination unit 95b includes a specular reflection area in the imaging data corresponding to the measurement surface 7c based on the relationship between the standard deviation of the brightness distribution on the measurement surface 7c and the first reduction rate (see FIG. 15). Determine whether or not.
  • the second calculation unit 95c calculates the second specimen lightness as a lightness index in the remaining region excluding the specular reflection region from the measurement surface 7c. Further, the second calculation unit 95c calculates a second reduction rate that is a ratio of the second specimen lightness to the reference lightness.
  • the remaining area as illustrated in FIG. 12, an area obtained by excluding data in which the brightness value “B” is equal to or greater than the threshold value “Bth” from the captured data may be employed.
  • the determination unit 96 determines the measurement item corresponding to the measurement surface 7c based on the determination index generated by the generation unit 95. For example, when the determination unit 95b determines that a specular reflection area is present on the measurement surface 7c, the determination surface (for example, the second reduction rate) is used to correspond to the measurement surface 7c by using a determination index based on the second specimen brightness. Determine the measurement item to be performed.
  • the determination surface for example, the second reduction rate
  • the determination unit 95b determines that the specular reflection area does not exist
  • the measurement item corresponding to the measurement surface 7c is used by using a determination index (for example, the first decrease rate) based on the first specimen brightness. Determine.
  • the communication control unit 94 can transmit a control signal to the moving motor 77, the image sensor 81, the light source 86, and the like connected via the signal line 99 (see FIG. 2). Thereby, the communication control part 94 can operate these motors 77 for moving, the image pick-up element 81, the light source 86, etc. at a predetermined timing.
  • step S ⁇ b> 101 the test body 7 to be inspected is moved by the transfer unit 40 directly below the imaging unit 80 and the irradiation unit 85.
  • the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 are moved by the moving unit 71 directly above the reference plane 7d.
  • the reference surface 7d of the specimen 7 is imaged by the imaging unit 80 (S101), and the reference brightness is calculated based on the imaging data (S102).
  • the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 are moved immediately above the measurement surface 7c adjacent to the reference surface 7d, the measurement surface 7c is imaged (S103), and the first specimen brightness is based on the imaging data. Is calculated (S104). Further, the standard deviation of the brightness distribution on the measurement surface 7c and the first reduction rate are calculated (S105).
  • the determination unit 95b determines the measurement surface 7c. It is determined that the specular reflection area is included in the imaging data at. Then, after the second detected lightness and the second decrease rate are calculated (S108), the measurement item is determined using the second decrease rate as a determination index (S109).
  • the determination unit 95b adds the specular reflection region to the imaging data on the measurement surface 7c. Is not included. Then, the measurement item is determined using the first decrease rate as a determination index (S107).
  • steps S103 to S109 are executed until determination is completed for all measurement items to be measured (S110).
  • the inspection unit 70 of the present embodiment (1) When it is determined that there is a specular reflection area in the imaging data, a determination index based on the second specimen brightness (that is, the second reduction rate) is used, (2) When it is determined that the specular reflection region does not exist in the imaging data, a determination index based on the first specimen brightness (that is, the first reduction rate) is used, A measurement item corresponding to the measurement unit 7a is determined.
  • the specular reflection area can be satisfactorily removed while leaving the area used for the calculation of the determination index. Therefore, it is possible to prevent an erroneous determination of the measurement item due to the specular reflection region.
  • the emitted light emitted from the light source 86 is reflected by the diffusion portion 88 while being reflected by the inner peripheral wall 87c of the light guide hole 87a and the straight advance hole 87b whose width is widened from the light source 86 toward the diffusion portion 88.
  • the moving unit 71 has been described as moving the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 with respect to the test body 7, but the present invention is not limited to this.
  • the test body 7 may be moved with respect to the imaging unit 80 and the irradiation unit 85, or each of the test body 7, the imaging unit 80, and the irradiation unit 85 may be moved. That is, the moving unit 71 moves the imaging unit 80 and the irradiation unit 85 relative to the test body 7 along the arrangement direction of each measuring unit 7a during imaging.
  • the first calculation unit 95a includes an average value of the brightness distribution on the reference surface 7d as the reference brightness, and an average value of the brightness distribution on the measurement surface 7c as the first specimen brightness.
  • the reference lightness may be the median value (median) of the lightness distribution on the reference surface 7d.
  • the first specimen brightness may be the median value of the brightness distribution on the measurement surface 7c.
  • the second calculation unit 95c has been described as calculating the average value of the brightness distribution in the remaining area excluding the specular reflection area from the measurement surface 7c as the second specimen brightness, but the present invention is not limited to this. It is not what is done.
  • the second specimen brightness may be the median value of the brightness distribution in the remaining area excluding the specular reflection area from the measurement surface 7c.
  • whether or not the specular reflection region is included in the imaging data is determined by the relationship between the standard deviation of the brightness distribution on the measurement surface 7c and the first reduction rate (
  • the present invention is not limited to this.
  • the presence or absence of the specular reflection region may be determined based on the relationship between the distribution of the brightness distribution on the measurement surface 7c and the first reduction rate.
  • the generation unit 95 and the determination unit 96 have been described as being implemented by software on the CPU 91 based on a program stored in the memory 92. It is not limited to.
  • the generation unit 95 and the determination unit 96 may be realized in hardware by an electronic circuit, for example.

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Abstract

 グラフ上にプロットされた点が、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、確定部は、測定面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。第2検出明度および第2低下率が演算された後、第2低下率を判定指標として測定項目が判定される。一方、グラフ上にプロットされた点が、判別曲線DCより下に位置すると判断される場合、確定部は、測定面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。第1低下率を判定指標として測定項目が判定される。

Description

検査ユニット、検体分析装置および検査方法
 本発明は、検査ユニット、この検査ユニットを含む検体分析装置および検査方法に関する。
 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)。
特許第3559975号公報
 ここで、液状の検体が供給された測定部を撮像するとともに、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、この発明の第1の局面による検査ユニットは、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であって、測定部に向けて光を照射する照射部と、測定部を撮像する撮像部と、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、測定部に対応する測定項目を、判定指標に基づいて判定する判定部とを備え、測定部上の測定面に検体が供給されると、測定面の全部または一部の明度値は、測定面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とともに、生成部は、試験体上の基準面における明度の指標としての基準明度と、測定面における明度の指標としての第1検体明度とを、それぞれ演算する第1演算部と、基準明度に対する第1検体明度の比率として算出される第1低下率と、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、測定面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確定部と、確定部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第2演算部とを有し、判定部は、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を用いることによって、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を用いることによって、測定部に対応する測定項目を判定する。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、判定部は、鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、基準明度に対する第2検体明度の比率として算出される第2低下率を、鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第1低下率を、それぞれ判定指標として測定部に対応する測定項目を判定する。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、確定部により鏡面反射領域が存在すると判断される場合、第2演算部は、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残部領域として、第2検体明度を演算する。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、第1演算部は、基準明度として基準面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における明度分布の平均値とを、それぞれ演算し、第2演算部は、第2検体明度として残部領域における明度分布の平均値を演算する。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、照射部は、光源と、光源から出射された出射光を透過させることによって、出射光を拡散光にする拡散部と、光源および拡散部の間に設けられており、出射光を拡散部に導光する導光部とを有しており、出射光は、導光部に形成された導光孔を介して拡散部に導光され、拡散光の照射方向と垂直な方向における導光孔の内周長さは、光源から離隔するにしたがって増大している。
 この場合、好ましくは、光源は、点光源である。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、移動部は、試験体に対して撮像部および照射部を、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、撮像部は、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。
 上記第1の局面による検査ユニットにおいて、好ましくは、検体は尿であり、検査ユニットは、尿中成分の濃度を検査するように構成されている。
 この発明の第2の局面による検体分析装置は、検体分析装置であって、上記第1の局面のいずれかの検査ユニットと、試験体の各測定部に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試験体を検体処理ユニットから検査ユニットに移送する移送ユニットとを備える。
 この発明の第3の局面による検査方法は、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方法であって、測定部に向けて光を照射し、測定部を撮像し、取得された撮像データに基づいて、判定指標を生成し、測定部に対応する測定項目を、判定指標に基づいて判定し、判定指標を生成する際に、試験体上の基準面における明度の指標としての基準明度と、検体が供給された測定部上の測定面における明度の指標としての第1検体明度とを、それぞれ演算し、基準明度に対する第1検体明度の比率として算出される第1低下率と、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、測定面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し、鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、測定面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検体明度を演算し、測定部に対応する測定項目を判定する際に、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を用いることによって、測定部に対応する測定項目を判定し、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を用いることによって、測定部に対応する測定項目を判定する。
 上記第3の局面による検査方法において、好ましくは、測定部に対応する測定項目を判定する際に、鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、基準明度に対する第2検体明度の比率として算出される第2低下率を、鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第1低下率を、それぞれ判定指標として測定部に対応する測定項目を判定する。
 上記第3の局面による検査方法において、好ましくは、判定指標を生成する際に、鏡面反射領域が存在すると判断される場合、撮像データから測定面の明度値が閾値以上となるデータを除いたものを残部領域として、第2検体明度を演算する。
 上記第3の局面による検査方法において、好ましくは、判定指標を生成する際に、基準明度として基準面における明度分布の平均値を演算し、第1検体明度として測定面における明度分布の平均値を演算し、第2検体明度として残部領域における明度分布の平均値を演算する。
 上記第3の局面による検査方法において、好ましくは、測定部に向けて光を照射する際に、光源から出射された出射光を導光するとともに拡散光にした状態で測定部に向けて照射する。
 上記第1の局面による検査ユニット、上記第2の局面による検体分析装置、または、上記第3の局面による検査方法の発明によれば、
 (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。
 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、上記光源を備える構成と、上記撮像部および照射部を移動させる構成において、光源から出射された光は、光源から拡散部に向かって幅が拡が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。
本発明の実施の形態における検体分析装置の外観の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における検体分析装置の要部の一例を示す斜視図である。 検体処理ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検査ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 検査ユニットの要部の一例を示す斜視図である。 図5の切断面SP1における照射部の断面図である。 図5の切断面SP2における照射部の断面図である。 試験体の構成の一例を示す平面図である。 試験体の構成の一例を示す側面図である。 測定部上の測定面における累積比と明度値との関係を示すグラフである。 測定部に供給された検体の状況を示す側面図である。 測定部上の測定面における累積比と明度値との関係を示すグラフである。 測定部上の測定面における累積比と明度値との関係を示すグラフである。 測定部上の測定面における累積比と明度値との関係を示すグラフである。 測定部上の測定面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。 制御ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 各測定部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。
 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。
 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いる。制御ユニット90は、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の各々の動作を制御する。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。
 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が設けられている。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に向かって幅が拡がっている。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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)および(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。
 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。
 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)、および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。
 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に向かって幅が拡がっている導光孔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。
 (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、本発明は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、本発明は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、本発明は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、本発明は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、本発明は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

Claims (14)

  1.  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であって、
     (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の基準明度と、前記測定面における明度の指標としての第1検体明度とを、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、検査ユニット。
  2.  請求項1に記載の検査ユニットであって、
     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、検査ユニット。
  3.  請求項1または請求項2に記載の検査ユニットであって、
     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、検査ユニット。
  4.  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であって、
     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と、
      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とを、
    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、検査ユニット。
  5.  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であって、
     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、検査ユニット。
  6.  請求項5に記載の検査ユニットであって、
     前記光源は、点光源である、検査ユニット。
  7.  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であって、
     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、検査ユニット。
  8.  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であって、
     前記検体は尿であり、
     前記検査ユニットは、尿中成分の濃度を検査するように構成されている、検査ユニット。
  9.  検体分析装置であって、
     請求項1から請求項8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、検体分析装置。
  10.  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方法であって、
     前記測定部に向けて光を照射し、
     前記測定部を撮像し、
     取得された撮像データに基づいて、判定指標を生成し、
     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し、
     前記判定指標を生成する際に、
     (a) 前記試験体上の基準面における明度の指標としての基準明度と、前記検体が供給された前記測定部上の測定面における明度の指標としての第1検体明度とを、それぞれ演算し、
     (b) 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し、
     (c) 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検体明度を演算し、
     前記測定部に対応する前記測定項目を判定する際に、
     (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、前記測定部に対応する前記測定項目を判定し、
     (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、検査方法。
  11.  請求項10に記載の検査方法であって、
     前記測定部に対応する前記測定項目を判定する際に、
     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、検査方法。
  12.  請求項10または請求項11に記載の検査方法であって、
     前記判定指標を生成する際に、
     前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合、前記撮像データから前記測定面の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、検査方法。
  13.  請求項10から請求項12のいずれかに記載の検査方法であって、
     前記判定指標を生成する際に、
     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演算し、
     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演算し、
     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、検査方法。
  14.  請求項10から請求項13のいずれかに記載の検査方法であって、
     前記測定部に向けて光を照射する際に、
     光源から出射された出射光を導光するとともに拡散光にした状態で前記測定部に向けて照射する、検査方法。
     
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