(57)【要約】【課題】液体系内に生成された沈殿物を評価する方法及び装置について記述している。【解決手段】本発明の方法は、沈殿物に関連する高さの計測、ひいては、体積のデータの計測を実現するための情報を光学的に取得するステップを有している。液体系の単一のサンプルを処理することが可能であるが、本発明の方法は、複数のサンプルを処理することにより、沈殿物に関係するデータを高速で取得するのに特に適している。本発明の装置は、ワークステーション間において、且つ、沈殿物に関係する情報の取得に使用される関連した光学装置に対して、サンプルを移動することが可能な自動運搬装置を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体サンプル内の沈殿物の体積を評価する方法において、
（ａ）前記液体サンプルを収容しているチューブを、該チューブの画像を取り込む機能を有する光電気装置に対して配置するステップと、
（ｂ）前記光電気装置を使用し、前記チューブに対して垂直方向の前記チューブの画像を取り込むステップと、
（ｃ）取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップと、
（ｄ）前記高さの計測値を使用し、沈殿物の体積の計測値を生成するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）において、取り込まれた前記画像の分析は、画像１をバイナリ画像（画像２）に変換する段階と、前記沈殿物に対応したバイナリ画像の部分の面積及び幅を計測する段階とを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記光電気装置は、前記画像１の予想される沈殿物要素の中央領域内における前記画像１のピクセル強度を制限するべく設定されている請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ピクセル強度は、前記光電気装置のピクセル強度の範囲の約６０％〜９０％に設定されており、さらに好ましくは、前記ピクセル強度の範囲の約６５％〜７５％に設定されている請求項３記載の方法。
【請求項５】
取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）において、画像１に対して部分的なスムージング操作を適用する請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記バイナリ画像（画像２）に対してスクラップ操作を適用して黒い領域内の小さな白い特徴を除去すると共に、充填操作を適用して白いオブジェクト内の孔を充填することにより、前記白いオブジェクトをさらに完全なもの（画像３）にする請求項５記載の方法。
【請求項７】
取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）において、取り込まれた前記画像の分析は、前記画像を編集することにより、前記チューブの底部における壁に起因したグレアに関連する特徴を除去すると共に、ガラス瓶内の前記沈殿物の底部の領域を再構築する段階を含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）において、取り込まれた前記画像の分析は、その軸が前記チューブの軸に沿っており、その幅が前記沈殿物の幅を下回っている白又は黒の矩形からなる新しいバイナリ画像を生成する段階と、前記画像と前記沈殿物の前記バイナリ画像を使用してブールＡＮＤ演算を実行することにより、前記沈殿物の中央部分の高さの画像である新しいバイナリ画像を生成する段階とを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記沈殿物の前記高さは、前記新しい画像の面積及び幅を計測することによって判定される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
複数のサンプルが、順番に又は並行して評価される請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のサンプルが並行して行われる評価において、前記複数のサンプル（但し、１００個を上回らないサンプルであって、さらに好ましくは、少なくとも１０個のサンプルであるが、５０個を上回らないサンプル）が一緒に処理される請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）において、取り込まれた前記画像の品質をチェックし、前記画像が既定の規格を満足していない場合には、異なる画像取り込み条件を用いて、前記光電気装置を使用し、前記チューブに対して垂直方向の前記チューブの画像を取り込むステップ（ｂ）、及び、取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）を反復することにより、可能な場合に、許容可能な画像を取得し、この後に、前記高さの計測値を使用し、沈殿物の体積の計測値を生成するステップ（ｄ）に進む請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記光電気装置を使用し、前記チューブに対して垂直方向の前記チューブの画像を取り込むステップ（ｂ）、及び、取り込まれた前記画像（画像１）を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップ（ｃ）を反復した後に、前記画像が前記規格を満足していない場合には、その時点における画像を取り込み、この事実を記録する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記画像のＩmaxを計測し、前記画像のＩmaxが合計の前記ピクセル強度の範囲の必要な範囲内にあるかどうかを判定することによって前記画像の品質をチェックし、
（ａ）前記画像が、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にある場合には、前記画像をさらに処理し、
（ｂ）前記画像が、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にない場合には、（ｉ）前記画像のＩmaxが、前記画像の必要なＩmaxの範囲を上回っているときは、照明レベルを低減させると共に／又は、画像取り込み速度を増大させて、許容可能な画像が取得されるまで、この段階（ｉ）を反復し、（ｉｉ）前記画像のＩmaxが、前記画像の必要なＩmaxの範囲を下回っているときは、前記照明レベルを増大させると共に／又は、前記画像取り込み速度を低減させて、許容可能な画像が取得されるまで、この段階（ｉｉ）を反復し、許容可能な画像が取得された後に、前記画像をさらに処理する請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
前記沈殿物の前記画像上に一連の垂直ラインを重畳し、前記ラインの長さを計測して、前記ラインの長さの標準偏差を取得し、当該標準偏差を事前に選択されている標準偏差と比較することによって前記画像の品質をさらにチェックする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
（ａ）前記画像の前記標準偏差が、前記選択されている標準偏差を下回っている場合には、前記画像をさらに処理し、
（ｂ）前記画像の前記標準偏差が、前記選択されている標準偏差を上回っている場合には、前記画像のＩmeanを計測し、（ｉ）前記画像のＩmeanが、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にある場合には、前記光強度を低減させて前記沈殿物の新しい画像を取り込み、前記沈殿物の画像を取り込み及び処理する段階を反復し、（ｉｉ）前記画像のＩmeanが、第２のＩmaxの範囲外にある場合には、前記光強度を増大させて前記沈殿物の新しい画像を取り込み、前記沈殿物の画像を取り込み及び処理する段階を反復し、
（ｃ）この段階（ｂ）及び段階（ｉ）における前記新しい画像が許容可能である場合には、前記画像をさらに処理し、そうでない場合には、前記画像のＩmeanが、前記ピクセル強度の範囲の事前に選択されているレベルを下回るまで、この段階（ｂ）及び段階（ｉ）の反復を維持し、前記画像が依然として必要な品質を有していない場合には、いずれにしても前記画像を取り込んで当該画像をさらに処理し、後続の手作業による調査のために、このようにして取得された記録をブックマークし、
（ｄ）この段階（ｂ）及び段階（ｉｉ）における前記新しい画像が許容可能である場合には、前記画像をさらに処理し、そうでない場合には、前記画像のＩmeanが前記第２のＩmaxの範囲内に入るまで、この段階（ｂ）及び段階（ｉｉ）を反復するステップを維持し、前記光強度が、利用可能な最大値にある場合には、いずれにしても前記画像を取り込み、後続の手作業による調査のために、このようにして取得されたレコードをブックマークする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
チューブ内の液体サンプル内に形成された沈殿物の高さ及び／又は体積を判定する方法において、
前記チューブ内の前記沈殿物のディジタル黒白画像に対して、
（ａ）ディジタル画像（画像１）を電子フレーム内に複写し（画像２）、次いで、前記電子フレームから画像２をクリアし、オリジナルの前記ディジタル画像（画像１）と同一のピクセル寸法を有する新しいブランクフレームを生成するステップと、
（ｂ）前記電子フレームと関連するグラフィックスプレーン内に矩形を生成し、前記グラフィックスプレーンを画像２の画像プレーンとマージし、前記矩形が白又は黒であり、残りの部分が黒又は白であるとそれぞれ規定することにより、対照的な背景上に矩形のバイナリ画像（画像３）を生成するステップであって、前記矩形は、計測対象である前記沈殿物の予想される長さよりも長く、且つ、前記チューブの内部寸法の幅よりも狭い寸法を有しているステップと、
（ｃ）必要に応じた反転操作の後の画像１と、画像３に対してブールＡＮＤ演算を適用することにより、前記沈殿物の高さを表す画像（画像４）を生成するステップと、
（ｄ）画像４を計測することにより、前記沈殿物の高さと、必要に応じて、前記沈殿物体積とを判定するステップといったような電子的な操作を適用するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記電子フレームと関連するグラフィックスプレーン内に矩形を生成し、前記グラフィックスプレーンを画像２の画像プレーンとマージするステップ（ｂ）において、前記矩形は白であり、前記残りの部分は黒である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記サンプルは、天然もしくは人工の澱粉又は澱粉の混合物を有する請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
液体サンプル内に形成された沈殿物の体積を判定する装置において、
沈殿物を生成する液体サンプルを収容するべく一端が開口したチューブと、
前記チューブに隣接して使用されるべく配置された光電子装置であって、前記チューブの画像を取り込む機能を有している光電子装置と、
前記画像を受信する機能を有し、且つ、受信した前記画像を分析して沈殿物の体積の計測値を提供する機能を有する制御手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記光電子装置は、前記チューブの位置に対して固定されている請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
１つ又は複数の前記光電子装置が配置されるワークステーションと、前記ワークステーションに対して前記チューブを移動させると共に、前記光電子装置に対して前記チューブを配置する自動運搬装置とをさらに備えており、前記制御手段は、前記自動運搬装置を制御して前記ワークステーションとの間において前記チューブを移動させると共に、前記チューブ及び１つ又は複数の前記光電子装置を相互に移動させるべく構成されている請求項２０又は２１記載の装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、前記光電子装置によって取り込まれた前記画像の品質を自動的にチェックし、前記光電子装置と、品質チェックのために前記チューブの新しい画像を取り込むべく前記光電子装置が動作する条件とを制御すると共に／又は、前記チューブを拒絶すると共に／又は、品質未達画像を受け付け、且つ、前記液体サンプルの前記沈殿物の体積判定をブックマークするべく動作可能である請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
液体系内における沈殿物の体積を評価する装置において、
沈殿液体系のサンプルを収容しているチューブの画像を生成する機能を有する光電子装置が配置されるワークステーションと、
前記ワークステーションに対して前記チューブを移動させる自動運搬装置と、
前記光電子装置からの入力に応答してアクションを起動し、且つ、前記光電子装置が前記ワークステーションに配置された状態において、前記自動運搬装置を制御して、前記ワークステーションとの間において、且つ、前記光電子装置に対して、前記チューブを移動させるべく構成され、さらに、前記画像を受信する機能を有し、且つ、受信した前記画像を分析して沈殿物の体積の計測値を提供する機能を有する制御手段とを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿物の体積の計測及び評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沈殿物の体積からの情報の導出は、非常に重要である。例えば、沈殿物の体積は、多くの多成分液体系（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｌｉｑｕｉｄ−ｂａｓｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）にとって重要なパラメータである。このような沈殿物の体積は、水関連産業にとって主要な計測値であり、更なる濾過又は更なる追加の必要性を評価するべく使用されており、飲料水の供給における品質管理にも使用されている。又、沈殿物の体積計測は、ビールやワインなどの製品の品質評価にも使用されている。
【０００３】
その他のアプリケーションにおいては、多成分液体系内における成分の膨潤体積は、水分補給の際に材料が膨潤する程度の重要な尺度である。これは、様々な小麦粉及び天然又は人工の澱粉並びにこれらの混合物の振る舞いの特徴を判定するべく、焼成又は濃縮特性などにおける性能の標識として食品産業において広く使用されている。膨潤体積は、通常、その系に追加された成分の乾燥重量に対する体積として計測されている（即ち、ｍｌ／ｇｍ）。
【０００４】
その他の多成分液体系においては、沈殿物の体積判定の前に、沈殿作用を促進させる必要があろう。このような沈殿作用を促進させる状態は、凝集剤を使用して実現することが可能である。いくつかの系においては、凝集は、特定の微粒子懸濁液によって自然に発生するが、その他の系の場合には、液体生成物からは沈殿しない（又は、ゆっくりとしか沈殿しない）透明な小さな粒子に対して凝集剤を追加してやる必要がある。沈殿は、凝集が発生した後に生じることになり、沈殿物の体積を計測することにより、存在している粒子の量を評価することができる。
【０００５】
その他のアプリケーションにおいては、液体系から沈殿又は結晶化した成分の体積を判定することが重要であろう。
【０００６】
沈殿物を形成することが可能な成分の代表的な例は、小麦粉、天然又は人工の澱粉、金属酸化物（例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ3Ｏ2）、セラミック粉、粘土（例えば、カオリナイト粘土（陶土、ボールクレー）、モンモリロナイト、及びタルク）等である。
【０００７】
以上の説明から、本発明は、様々な沈殿物に対して適用可能であり、且つ、疑念を回避するべく、本明細書において使用されている「沈殿物（ｓｅｄｉｍｅｎｔ）」という用語は、凝集剤を伴う又は伴わない沈殿物と、沈殿及び結晶化した材料とを含むことを意図するものであることが理解されるであろう。
【０００８】
多くの沈殿物の体積判定において速度を決定するステップは、沈殿物自体の生成及び安定化のステップである。例えば、澱粉の沈殿物を計測する際には、沈殿が発生するように、２４時間という標準期間を使用している。この手法については、エ−．タヤル（Ａ．Ｔａｙａｌ）、アール．シャリフ（Ｒ．Ｓｈａｒｉｆｆ）、及びジェイ．ウェイリ（Ｊ．Ｗｈａｌｅｙ）による「粘り気のある澱粉の標準的な特性（Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｖｉｓｃｏｓｉｆｙｉｎｇ  Ｓｔａｒｃｈｅｓ）」という名称の論文（食品産業のための樹脂および酸化防止剤（Ｇｕｍｓ  ａｎｄ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｆｏｏｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ），１２，２３〜２７，２００３年６月，９７〜１０７）に記述されている。又、沈殿物の体積を判定する標準的な手法は、相対的に大量の材料を使用するものであり、従って、相対的に多数のサンプルの生成及びこれに続くそれらのサンプルの迅速な評価には有用ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、複数のサンプルにわたって一貫性を有しており、且つ、妥当な速度を有する、液体サンプル中における沈殿物の体積を評価する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願人らは、画像分析法を使用することにより、液体サンプル中の沈殿物の体積を反復的に計測することが可能であり、且つ、この結果が、標準的な方法から得られた結果と整合していることを見出した。尚、例えば、凝集反応及び相分離系用の画像分析法については、公知である（例えば、米国特許第４７９４４５０号（ＵＳＰ４７９４４５０）、米国特許第５７６８４０７号（ＵＳＰ５７６８４０７）、米国特許第５７８３８２６号（ＵＳＰ５７８３８２６）、欧州特許公開公報第０７５５６５４号（ＥＰ−Ａ−０７５５６５４）、ドイツ特許公開公報第１０２１８６９３号（ＤＥ−Ａ−１０２１８６９３）、特開２００１−１６５７５２号公報（ＪＰ−Ａ−２００１−１６５７５２）、特開平０９−１３３６８７号公報（ＪＰ−Ａ−０９−１３３６８７）、国際公開パンフレットＷＯ  ０１／０４６０８、及び国際公開パンフレットＷＯ  ２００４／０５３４６８を参照のこと）。ただし、この種の画像分析の手法は、沈殿物の体積判定に使用されてはいない。
【００１１】
本発明によれば、液体サンプル内における沈殿物の体積を評価する方法は、（ａ）サンプルを収容しているチューブを、チューブの画像を取り込む機能を有する光電気装置（Ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｒｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）に対して配置するステップと、（ｂ）光電気装置を使用し、チューブに対して垂直方向の当該チューブの画像を取り込むステップと、（ｃ）取り込まれた画像を分析し、沈殿物の高さを判定するステップと、（ｄ）高さの計測値を使用し、沈殿物の体積の計測値を生成するステップとを有している。
【００１２】
本明細書において使用されている「チューブ（ｔｕｂｅ）」という用語は、液体系の相対的な小さなサンプル（上記の液体系は、その内部に生成された沈殿物を含んでいる）を保持する機能を有し、且つ、その長さにわたって一定の断面積を具備している任意の便利な形状の容器を意味している。これは、光学的に透明である必要性を有していることから、ガラス、或いは、被検液体に対して事実上化学的に不活性であるその他の光学的に透明な材料から製造されることが好ましい。このチューブは、通常、５５ｍｍの長さを有しており、外部直径が１７ｍｍであり、内部半径が７．６ｍｍであって、ほぼ平坦な底部を有するガラス瓶であることが好ましい。
【００１３】
好ましくは、取り込まれた画像の分析は、取り込まれた画像（画像１）をバイナリ画像（画像２）に変換する段階と、沈殿物に対応したバイナリ画像の部分の面積及び幅を計測する段階とを有している。単純に面積を幅によって除算することにより、沈殿物の高さを導出している。次いで、高さの計測値をチューブの断面積と組み合わせて使用することにより、沈殿物の体積を判定している。
【００１４】
光電子装置（Ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：光電気装置と同じもの）によって取り込まれた画像に対して、好ましくは、例えば、ドイツのホールベルグムースのカール  ツァイス  ビジョン社（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ  Ｖｉｓｉｏｎ  ＧｍｂＨ，Ｈａｌｌｂｅｒｇｍｏｏｓ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）から提供されているＫＳ３００画像分析システム（ＫＳ３００  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の適切なソフトウェアによる分析を適用している。
【００１５】
画像１は、白黒画像又はカラー画像として取得可能である。カラー画像は、白黒画像に処理される。カラー画像は、ディジタル画像の少なくとも１つの情報チャネル（赤、緑、又は青）を選択し、これから、１つの電子フレーム内において白黒画像を生成することにより、処理可能である。
【００１６】
但し、まず、グレースケールの白黒画像として画像１を生成した後に、バイナリ画像（画像２）に自動変換することが好ましい。画像１の予想される沈殿物要素の中央領域が過剰に明るくなったり（即ち、白）、或いは、過剰に暗くなったりしないように保証することによって変換プロセスを促進するべく、光電気装置は、この領域内の画像１のピクセル強度を制限するべく設定されている。このピクセル強度は、好適には、光電子装置のピクセル強度の範囲の約６０％〜９０％に設定することが可能である（これは、例えば、８ビットのカメラを使用した際の約１７０〜２３０（黒が０であり、白が２５５である）のピクセル強度の範囲に等しい）。一実施例においては、この制限されたピクセル強度の範囲を、まず、光電子装置のピクセル強度の範囲の７５％〜８２％に設定することが可能である（７８％に設定するのが便利である）。別のさらに好適な実施例においては、この制限されたピクセル強度の範囲を、まず、前述の範囲の約６５％〜７５％に設定している。この実施例においては、この制限されたピクセル強度の範囲を前述の範囲の約７０％に設定するのが便利である。
【００１７】
本発明の方法は、処理対象である画像の品質を改善するべく、付随したステップを包含することが可能である。例えば、チューブの画像を取り込む際に使用される照明の結果、画像を横切る陰がもたらされる場合には、画像１に対して、例えば、メジアンフィルタを使用した部分的なスムージング操作を適用することにより、多少のディテール（ｄｅｔａｉｌ）を除去しつつ、エッジ情報を保持し、これにより、スムージング済みの画像（画像１ａ）を生成する。バイナリ画像２への自動変換が適用される対象は、この画像１ａである。
【００１８】
次いで、バイナリ画像２に対してスクラップ操作を適用し、黒い領域内における小さな白い特徴を除去すると共に、充填操作を適用することにより、白いオブジェクト内の孔を充填し、これにより、上記の白いオブジェクトをさらに完全なものにすることができる（画像３）。
【００１９】
次いで、画像３を編集することにより、チューブの底部のガラス壁に起因したグレア（ｇｌａｒｅ）に関連する特徴を除去し、さらに、ガラス瓶内の沈殿物の底部の領域を再構築することが可能である。後者の段階は、チューブの底部内の沈殿物が、十分に散乱しておらず、従って、バイナリ画像２から消失する可能性がある場合に、必要となるであろう。チューブの底部には、常に沈殿物が存在しており、且つ、画像２内におけるチューブの位置は、常に同一であることから、一定の編集を画像３に対して適用することにより、補正済みのバイナリ画像４を生成することが可能である。
【００２０】
沈殿物の垂直方向の端部は、多少非線形になる可能性があり、このような事実が、沈殿物の幅の計測と、従って、高さの判定に影響を及ぼす可能性があるため、その軸がチューブの軸に沿っており、その幅が沈殿物の幅を下回っている白又は黒の矩形から構成された新しいバイナリ画像（画像５）を生成する。次いで、適宜、反転操作を施した後の画像４と、画像５を使用してブールＡＮＤ演算を実行し、沈殿物の中央部分の画像である画像６を生成する。
【００２１】
白い中央部分の面積及び幅を計測することにより、画像６から沈殿物の高さを判定する。沈殿物の最上部表面は、常に平坦ではないことから、単一のポイントのみを採用した場合には、高さをどこで計測するのかという問題が生じる。このため、前述の手法を使用することにより、最終的なバイナリ画像内の白い中央部分の幅全体にわたって高さを計測している。
【００２２】
サンプル内の沈殿物の高さが判明した後に、高さの計測値とチューブの断面積から、沈殿物の体積を導出している。
【００２３】
従って、本発明は、チューブの液体サンプル内に形成されている沈殿物の高さ及び／又は体積を判定する方法をも包含しており、この方法は、チューブ内の沈殿物のディジタルバイナリ画像に対して、（ａ）このディジタルバイナリ画像（画像１）を電子フレーム内に複写し（画像２）、次いで、この電子フレームから画像２をクリアしてオリジナルのディジタル画像（画像１）と同一のピクセル寸法を有する新しいブランクフレームを生成するステップと、（ｂ）電子フレームと関連するグラフィックスプレーン内に矩形を生成して、画像２の画像プレーンとグラフィックスプレーンをマージし、矩形が白又は黒であり、残りの部分が黒又は白であるとそれぞれ規定することにより、対照的な背景上に矩形のバイナリ画像（画像３）を生成するステップであって、この矩形は、計測対象である沈殿物の予想される長さよりも長く、且つ、チューブの内部寸法の幅よりも狭い寸法を有しているステップと、（ｃ）必要に応じて反転操作を施した後の画像１と、画像３に対してブールＡＮＤ演算を適用し、沈殿物の高さを表す画像（画像４）を生成するステップと、（ｄ）画像４内の矩形の寸法を測定し、沈殿物の高さと、必要に応じて、沈殿物の体積を判定するステップといったような電子的な操作を適用するステップを有している。
【００２４】
尚、前の段落において識別されている画像１、３、及び４は、本発明による沈殿物の体積を評価する方法と関連して前述した画像４、５、及び６と等価であることを理解されたい。
【００２５】
好ましくは、前述のステップ（ｂ）においては、矩形が白であり、残りの部分が黒である。
【００２６】
オリジナルのグレースケール画像から最初に得られるバイナリ画像の品質は、検討対象である沈殿系に応じて、大きなばらつきを有する可能性がある。例えば、澱粉の沈殿系は、様々な画像のタイプをもたらす可能性があり、これらの画像が異なる方式によって２値化され、バイナリ画像が付与されることになる。しばしば、グレースケールの沈殿物領域のバイナリ表現が肉眼による観察において不良であり、良好な表現を得るべく、初期画像を取り込んだ際に採用された条件の変更が必要となる場合がある。例えば、画像は、良好なものにもなり得るが（即ち、十分に安定した沈殿物と透明な浮遊物を具備している）、安定していない澱粉の細粒に起因し、浮遊物がぼんやりとしており、この結果、拡散した沈殿物／浮遊物の境界がもたらされる可能性があり、或いは、沈殿物が、高ピクセル強度を示す白い点を含む可能性もある。
【００２７】
従って、本発明の好適な実施例においては、沈殿物の高さを判定する前に、取り込まれた画像をチェックしている。画像の品質が不良である場合には、それを拒絶することも可能であり、或いは、この代わりに、後続の手作業による調査のために、その画像を取り込み及びブックマークしておくことも可能である。
【００２８】
好ましくは、画像品質の初期チェックを実行することにより、沈殿物の事前に定義された領域内の最大ピクセル強度（Ｉmax）が、必要な範囲（通常は、合計のピクセル強度の範囲の７０％〜７５％の範囲）内にあるかどうかを判定する。Ｉmaxが、必要な範囲内にある場合には、後述するように、画像の品質をさらにチェックする。しかしながら、Ｉmaxが、必要な範囲を上回っている場合には、許容可能な画像が取得されるまで、反復するプロセスにおいて、照明レベルを低減させると共に／又は、画像取り込みの際に採用されたカメラの設定（例えば、露光時間）を低減させる。同様に、Ｉmaxが、必要な範囲を下回っている場合には、許容可能な画像が取得されるまで、反復するプロセスにおいて、照明レベルを増大させると共に／又は、画像取り込みの際に採用された露光時間を増大させる。
【００２９】
調節可能な限度に到達した場合には、後続の調査のために、最終画像の取り込み、保存、及びブックマークを実行することを理解されたい。
【００３０】
必要な範囲内のＩmaxを有する画像が取得された後に、好ましくは、沈殿物のバイナリ表現上に一連の垂直ラインを重畳し、これらのラインの長さを計測して、これらの長さの標準偏差を取得することにより、画像の品質をさらにチェックする。この標準偏差が、事前に選択されている標準偏差を上回っている場合には、画像の品質が不良であり、このような画像からの沈殿物の体積判定は疑問である。比較のために使用される事前に選択された標準偏差は、一連の良好な画像及び不良な画像をチェックし、それを超過した場合には画像の品質が許容不能である標準偏差を選択することによって取得される。
【００３１】
前述のように、取り込まれた画像からバイナリ画像を生成する操作の結果、不良なバイナリ画像がもたらされる場合には、通常、画像の不良品質問題が生じることになる。このような画像は、大きな標準偏差をもたらす。取り込まれた画像の品質は、チューブの照明を変化させることによって改善することが可能である。但し、チューブの照明の変化によっても結果的に許容可能な画像が得られない場合には、前述のように、そのサンプルを拒絶するか又は取り込んでブックマークすることが可能である。
【００３２】
好適な実施例においては、バイナリ画像が不良である場合には（即ち、事前に選択された標準偏差を上回る標準偏差を有している場合には）、画像内の指定領域における平均ピクセル強度（Ｉmean）を計測し、（ａ）このＩmeanが、必要なＩmaxの範囲内にある場合には、光の強度を低減させて、画像の処理のために沈殿物の新しい画像を取り込み、（ｂ）Ｉmeanが、第２のＩmaxの範囲（これは、事前に選択されたＩmaxとして定義されているものであり、例えば、前述のピクセル強度の範囲の７０％±選択された％（例えば、５％））外にある場合には、光の強度を増強して、画像の処理のために沈殿物の新しい画像を取り込む。
【００３３】
尚、直前の段落部分で述べたステップ（ａ）及びステップ（ｂ）は、反復的であり、許容可能な画像が第１の光強度調節の後に得られない場合には、関連するステップが反復される。上記のステップ（ａ）に関していえば、Ｉmeanが、事前に定義されている最小値（例えば、ピクセル強度の範囲の４０％）を下回っている際に許容可能な画像が実現されない場合には、本プロセスを終了し、前述のように最終画像を取り込み及びブックマークする。上記のステップ（ｂ）に関していえば、このステップ（ｂ）のプロセスは、Ｉmeanが第２のＩmaxの範囲内に入るまで反復され、光の強度が、利用可能な最大値になった場合には、本プロセスを終了し、前述のように、最終画像を取り込み及びブックマークする。
【００３４】
上記のステップ（ａ）においては、浮遊物（即ち、澱粉沈殿系との関連において前述したぼんやりとした浮遊物）内の粒子からのフレア（ｆｌａｒｅ）によって大きな標準偏差が発生し、この結果、光レベルの低下により、浮遊物内のこのような粒子からの光の反射量が低減するものと仮定されている。
【００３５】
上記のステップ（ｂ）においては、局所的に大きなＩmaxの値（即ち、澱粉沈殿系に関連した前述の白い点）をもたらす特定の領域を沈殿物が有しており、この結果、光強度の増大の結果として、沈殿物の残りの部分が、背景のＩmeanの増大をもたらすものと仮定されている。
【００３６】
Ｉmeanを計測するための画像の指定領域は、通常、いくつかの代表的なサンプルの調査と、メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）の位置とチューブの底部の境界を判定することによって判定される。
【００３７】
本発明の方法を使用した場合の代表的な沈殿物の体積計測時間は、１分未満であり、通常は、当初のサンプルの配置からその最終的なサンプルホルダからの除去に至るまで、約４０秒である。沈殿物が十分に安定しており、浮遊物がぼんやりしていない場合には、本プロセスの所要時間は、さらに短く、１０〜２０秒の範囲となるであろう。本発明の方法の簡便性に起因し、多数のサンプルを短時間に試験することができる。サンプルは、１つずつ順番に試験することが可能であり、さらに好ましくは、複数のサンプルの複数バッチを並行して試験することが可能である。従って、本発明の方法は、複数のサンプルの複数バッチを連続的に又は並行して処理するステップを含んでいる。複数のサンプルを並行して処理する際には、複数のサンプル（但し、これは、１００サンプル未満であり、さらに好ましくは、少なくとも１０サンプルであるが、５０サンプルを上回っていない）を一緒に処理することが好ましい。
【００３８】
十分な数の光電子装置を提供することにより、多数のサンプルの沈殿物の体積を計測することが可能ではあろうが、本発明の方法においては、このように使用される装置の数を最小化することが好ましい。即ち、サンプルのそれぞれのバッチごとに、それぞれのチューブを順番に配列し、チューブ内の沈殿物の画像を取り込むことが好ましい。
【００３９】
本発明は、様々な沈殿系との関連において有用性を具備しているが、本出願人は、特に、澱粉に基づいた沈殿系との関連におけるその有用性を見出している。即ち、特に好適な実施例においては、サンプルは、前述のように水中に分散した天然もしくは人工の澱粉又は澱粉の混合物を有している。
【００４０】
本発明の別の実施例によれば、液体サンプル内に形成された沈殿物の体積を判定するための装置は、沈殿物を生成した液体サンプルを収容するべく一端が開口したチューブと、チューブに隣接して使用されるべく配置された（チューブの画像を取り込む機能を有する）光電子装置と、前述の画像を受信し、受信した画像を分析して沈殿物の体積の計測値を提供する機能を有する制御手段とを備えている。
【００４１】
画像を取り込む機能を有する光電子装置は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）チップ内蔵カメラ等のアナログ又はディジタル出力を有する電子カメラであることが好ましい。沈殿物の高さを判定するためのチューブの画像を生成する必要性を有していることから、この装置は、７５２ｘ５８２のピクセル解像度を有するカメラ等の低解像度の白黒カメラであることが有利である。例えば、ペンタックス（Ｐｅｎｔａｘ）  ２５ｍｍ  ｆ１．４レンズを使用したソニー（Ｓｏｎｙ）  ＸＣ−７５ＣＥが適切なカメラである。但し、必要に応じて、例えば、１３００ｘ１０３０のピクセル分解能を有するカメラ等の中程度又は高度な分解能を有するカメラも使用することが可能である。例えば、カール  ツァイス  ビジョン社（Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ  Ｖｉｓｉｏｎ  ＧｍｂＨ）から提供されているアキシオカム（ＡｘｉｏＣａｍ）  ＭＲＣが適切なカメラであろう。
【００４２】
適切な照明を提供することにより、画像を取り込み可能にしなければならないことが理解されるであろう。この場合、２つの光源を使用することが有利である。第１の光源は、（カメラの位置に対して）前面照明であるが、画像を取り込む際のカメラに対する光の逆反射を回避するべく、オフセットされた位置に配置されている。適切な光源は、ユニバーサル  エレクトロニクス  インダストリーズ株式会社（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．）から提供されている冷陰極ＬＰ−１００ランプである。第２光源は、チューブの真下に配置されることになり、適切な光源は、グースネック（ｇｏｏｓｅｎｅｃｋ）の光ファイバケーブルを有するスコット（Ｓｃｈｏｔｔ）冷光源である。
【００４３】
外来光源を排除し、取り込まれた画像の品質に影響を及ぼす可能性のある逆反射を回避することが好ましい。非反射性の環境によって包み込んで、外来光源による反射が画像の一部として取り込まれる可能性をさらに最小化することが好ましい。
【００４４】
本発明による装置の好適な実施例においては、本装置は、１つ又は複数の光電子装置が配置されるワークステーションと、このワークステーションに対してチューブを移動させると共に、光電子装置に対してチューブを配置する自動運搬装置とをさらに備えており、前述の制御手段は、この自動運搬装置を制御してワークステーションとの間においてチューブを移動させると共に、チューブ及び１つ又は複数の光電子装置を相互に移動させるべく構成されている。
【００４５】
好ましくは、この制御手段は、本発明による方法に関連して前述したように、光電子装置によって取り込まれた画像の品質を自動的にチェックし、且つ、チューブの照明を変化させると共に／又は、チューブを拒絶すると共に／又は、そのサンプルの沈殿物の体積判定をブックマークするべく動作可能である。
【００４６】
さらに別の態様においては、本発明は、液体系内の沈殿物の体積を評価する装置を包含しており、この装置は、沈殿液体系のサンプルを収容するチューブの画像を生成する機能を有する光電子装置が配置されるワークステーションと、このワークステーションに対してチューブを移動させる自動運搬装置と、光電子装置からの入力に応答して所定のアクション（ａｃｔｉｏｎ）を起動し、且つ、光電子装置がワークステーションに配置されている際に、前述の自動運搬装置を制御して、ワークステーションとの間において、且つ、光電子装置に対して、チューブを移動させるべく構成された制御手段を有しており、この制御手段は、前述の画像を受信する機能を有しており、且つ、この受信した画像を分析して沈殿物の体積の計測値を提供するべく動作可能である。
【００４７】
サンプルの自動運搬は、例えば、様々な関連するワークステーションと共に、ザイマーク  コーポレーション社（Ｚｙｍａｒｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ザイマーク  センター（Ｚｙｍａｒｋ  Ｃｅｎｔｅｒ），ホプキントン（Ｈｏｐｋｉｎｔｏｎ），米国マサチューセッツ州０１７４８（ＭＡ０１７４８，ＵＳＡ））から提供されているザイマーク（Ｚｙｍａｒｋ）  ＸＰ追跡ロボットシステムを使用することによって実現される。本発明のシステム及び光電子装置の制御は、イージーラブ（Ｅａｓｙｌａｂ）ロボット制御プログラミング言語によって実行可能である。但し、様々なその他のロボットシステムを利用することも可能であろう。
【００４８】
液体インジェクタ等の液体供給手段を１つの又はそれぞれのワークステーションと関連付けることにより、サンプルのサンプルチューブへの導入を可能にすると共に、自動廃棄物処理を提供することが可能である。或いは、この代わりに、ワークステーションから離れたところに、サンプルチューブのラックを準備することも可能であり、自動運搬手段がアクセス可能なワークステーションに、このラックを導入することが可能である。使用後には、サンプルチューブを廃棄することが可能であり、これは、サンプルチューブを洗浄して再利用するよりも経済的である。
【００４９】
以下、添付の図面及び以下の例を参照しながら、本発明について説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る自動サンプル運搬及び計測装置の概略的な平面図である。
【図２】チューブの画像を取り込み、これらの画像を処理して例１に示されている沈殿物に関係する情報を取得するために使用される全般的な手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１には、本発明に係る自動サンプル運搬及び試験装置が示されている。この装置１０は、ロボットアーム１４が、垂直軸１６を中心とし、且つ、この垂直軸１６の方向において回転するべく取り付けられているザイマーク（Ｚｙｍａｒｋ）  ＸＰロボットシステム１２を具備している。アーム１４の一端は、サンプルチューブ２０を把持することが可能な把持メカニズム１８を具備している。
【００５２】
垂直軸１６を中心としたロボットアーム１４の回転により、１つ又は複数のワークステーションにアクセスすることが可能である。装置１０内のワークステーションの数は、アプリケーションに適合するように変更することが可能である。図１においては、装置１０は、サンプルチューブ２０のラック２４が配置されるチューブ保持ステーション２２と、カメラ２８と、サンプルチューブ２０用のホルダ３０が配置される画像取り込み及び分析ステーション２６とを有するワークステーションを具備するものとして示されている。
【００５３】
カメラ２８は、沈殿物を収容しているチューブの画像を取り込む機能を有する８ビットＣＣＤカメラである。カメラ２８は、チューブ２０から約２８０〜３５０ｍｍのところに配置されているペンタックス（Ｐｅｎｔａｘ）  ２５ｍｍ  ｆ１．４レンズが装着されたソニー（Ｓｏｎｙ）  ＸＣ−７５ＣＥである。望ましくない反射がチューブ（並びに、沈殿物）の画像の一部として取り込まれることを防止するべく、ステーション２６は、側壁３２、上部（図示されてはいない）、底部３４、及びアクセスを容易にするための前面カーテン３６を含む非反射性の光学的に中立の環境によって包み込まれている。又、沈殿物が、角度を有して前方から照射されることにより、迷光反射が極小化されるように、ステーション２６には、カメラ２８に対してチューブの位置の上前方に配置された冷陰極ＬＰ−１００ランプ光源と、その端部がチューブの真下に配置されているグースネックの光ファイバケーブルを有するスコット（Ｓｃｈｏｔｔ）冷光源とが提供されている。
【００５４】
適切なコンピュータシステム３８（これは、単一のコンピュータであってよく、或いは、複数のコンピュータであってもよい）の形態の制御装置を使用することにより、ロボットシステム１２を制御すると共に、カメラ２８を制御してチューブ画像を取り込み、画像及び当該画像から判定された沈殿物の体積を処理及び保存する。画像は、ツァイス（Ｚｅｉｓｓ）  ＫＳ３００画像分析システムのソフトウェアを使用して処理している。但し、ビジュアル  ベーシック（Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ）又はこれに等価なパッケージに基づいたソフトウェアを含む任意の画像生成／画像分析ソフトウェアパッケージを使用することも可能である。
【００５５】
一般に、装置１０の動作は、次のとおりである。
【００５６】
複数のサンプルチューブ２０をステーション２２のラック２４内に配置する。チューブ２０は、沈殿物を生成している液体系のサンプルを収容している。
【００５７】
本発明のその他の実施例においては、サンプルをチューブ２０内に導入することが可能な更なるステーションが存在可能であることを理解されたい。
【００５８】
ロボットアーム１４をステーション２２及び２６間において垂直軸１６を中心として回転させることにより、チューブの画像を取り込むステーション２６にサンプルチューブ２０を移送する。
【００５９】
サンプルの試験が完了した後に、ロボットアーム１４は、サンプルチューブ２０をラック２４内の元の位置に返す。
【００６０】
次いで、ステーション２２内に配置されている残りのチューブ２０について、上記の手順を反復する。
【００６１】
以下、例を参照することとする。
【００６２】
（例１）
サンプルを収容しているガラス試験管２０（それぞれ、５５ｍｍの長さｘ１７ｍｍの外部直径である）が配置されたラック２４をステーション２２に配置した。チューブ２０を、それぞれ、チューブ２０の画像を取り込むステーション２６に対して順番に移送した。カメラ２８は、沈殿物の予想される中心部分のピクセル強度が２００（ピクセル強度の範囲の７８％）を超過しないように設定した。
【００６３】
取り込んだ画像をコンピュータシステム３８内に保存し、処理して沈殿物の体積の計測値を提供した。処理の一部として、コンピュータは、取り込まれた画像の品質をチェックし、許容可能ではない場合には、光レベルを調節した後に、第２の画像（並びに、必要に応じて、複数の後続の画像）を処理した。許容可能な画像が取り込まれず、且つ、既定の光レベルに到達した場合には、その時点において入手可能な画像を取り込み及び保存し、コンピュータは、後のステップにおいて１つ又は複数の画像の手作業による調査を実行できるように、その事実を記録した。
【００６４】
コンピュータシステム３８上におけるツァイス（Ｚｅｉｓｓ）  ＫＳ３００画像分析システムのソフトウェアを使用した画像処理とこれに続く画像分析の組み合わせを使用することにより、画像の分析を実行した。
【００６５】
具体的には、画像の取り込みと後続の処理／分析は、次のように実行した。
【００６６】
（画像の取り込み）
１．カメラ２８を使用してチューブ２０の全体画像を取り込み（＊注）、この画像を指定されたファイル内に保存する。
【００６７】
２．画像のＩmaxを計測し、このＩmaxが合計のピクセル強度の範囲の７０％〜７５％内にあるかどうかを判定することにより、画像の品質をチェックし、（ａ）このＩmaxが、必要な範囲内にある場合には、更なる処理のために画像を取り込み、（ｂ）Ｉmaxが、必要な範囲内にない場合には、（ｉ）Ｉmaxが、必要な範囲を上回っているときは、光レベルを低減させると共に／又は、カメラのシャッタ速度を増大させて、許容可能な画像が取得されるまで、このステップ（ｉ）を反復し、（ｉｉ）Ｉmaxが、必要な範囲を下回っている場合には、照明レベルを増大させると共に／又は、カメラのシャッタ速度を低減させて、許容可能な画像が取得されるまで、このステップ（ｉｉ）を反復し、許容可能な画像が取得された後に、更なる処理のための画像を取り込む。
【００６８】
３．取り込まれた画像を処理し、沈殿物の体積を判定する。
【００６９】
尚、調節可能な限度に到達した場合には、後続の調査のために、最終画像の取り込み、保存、及びブックマークを実行することを理解されたい。
【００７０】
（＊注）カメラ４６の出力は、アナログである。カメラ４６の出力は、ソフトウェアを実行しているコンピュータの「フレームグラバボード（ｆｒａｍｅｇｒａｂｂｅｒ  ｂｏａｒｄ）」内においてディジタル画像に変換されている。処理及び分析される対象は、このディジタル画像である。
【００７１】
（沈殿物の高さの分析）
１．例えば、メジアンフィルタを使用することにより、カメラ２８の出力からフレームグラバボードにより生成されたディジタル画像（画像１）に対して部分的なスムージング操作を適用し、多少のディテールを除去しつつ、エッジ情報を保持することにより、スムージング済みの画像（画像１ａ）を生成する。バイナリ画像２への自動変換が適用される対象は、この画像１ａである。
【００７２】
２．次いで、バイナリ画像２に対してスクラップ操作を適用して黒い領域内の小さな白い特徴を除去すると共に、充填操作を適用して白いオブジェクト内の孔を充填することにより、これらの白いオブジェクトをさらに完全なものにする（画像３）。
【００７３】
３．次いで、画像３を編集することにより、チューブの底部における壁に起因したグレアに関連する特徴を除去すると共に、ガラス瓶内の沈殿物の底部の領域を再構築する。後者の段階は、チューブの底部内の沈殿物が、十分に分散しておらず、この結果、バイナリ画像２から消失する可能性がある場合に、必要となるであろう。チューブの底部には常に沈殿物が存在しており、且つ、画像２内のチューブの位置は、常に同一であることから、一定の編集を画像３に適用することにより、補正済みのバイナリ画像４が生成される。
【００７４】
４．カメラ２８の出力からフレームグラバボードにより生成されたディジタル画像（画像１）を電子フレーム（画像５）内に複写し、次いで、この電子フレームをクリアしてオリジナルのディジタル画像（画像１）と同一のピクセル寸法を有するブランク画像（新しい画像６）を生成する。
【００７５】
５．電子フレームと関連するグラフィックスプレーン内に矩形を生成し、このグラフィックスプレーンを画像６の画像プレーンとマージする。矩形が白であり、残りの部分が黒であると規定し、これにより、白い矩形のバイナリ画像（画像７）を生成し（この矩形は、計測対象である沈殿物の予想される長さよりも長く、且つ、チューブの内部寸法の幅よりも狭い寸法を有している）、電子フレームのグラフィックスプレーンをクリアする。この矩形は、画像１内に観察される沈殿物の中心軸を下方に通過しているが、沈殿物ほどに広くはないことが重要である。
【００７６】
６．画像４及び画像７に対してブールＡＮＤ演算を適用し、沈殿物の高さを表す画像（画像８）を生成する。
【００７７】
７．沈殿物を表す画像８の部分上に一連の垂直ラインを重畳し、沈殿物の領域内にあるラインの長さを計測して、これらの長さの標準偏差を取得することにより、画像８の品質をチェックする。この標準偏差が、事前に選択されている標準偏差を上回っている場合には、画像の品質は不良であり、このような画像からの沈殿物の体積判定は疑問である。
【００７８】
８．前述のステップ７の画像品質の評価チェックにおいて、（ａ）前述のステップ７において評価された画像８の標準偏差が、事前に選択されている標準偏差を下回っている場合には、下記のステップ９に進み、（ｂ）前述のステップ７において評価された画像８の標準偏差が、事前に選択されている標準偏差を上回っている場合には、画像８のＩmeanを計測し、（ｉ）Ｉmeanが、必要なＩmaxの範囲内にある場合には、スコット（Ｓｃｈｏｔｔ）冷光源の光強度を低減させて沈殿物の新しい画像を取り込むと共に、前述のステップ１〜ステップ７を反復し、（ｉｉ）Ｉmeanが、第２のＩmaxの範囲（即ち、７０％±５％）外にある場合には、スコット（Ｓｃｈｏｔｔ）冷光源の光強度を増大させて沈殿物の新しい画像を取り込み、前述のステップ１〜ステップ７を反復し、（ｃ）前述のステップ８の（ｂ）及び（ｉ）における新しい画像８が許容可能である場合には、下記のステップ９に進み、そうでない場合には、Ｉmeanがピクセル強度の範囲の４０％のレベル未満になるまで、前述のステップ８の（ｂ）及び（ｉ）を反復し、画像が、依然として、要求される品質を有していない場合には、いずれにしてもその画像を取り込んで、下記のステップ９に進み（但し、後続の手作業による調査のために、この記録をブックマークする）、（ｄ）前述のステップ８の（ｂ）及び（ｉｉ）における新しい画像８が許容可能である場合には、下記のステップ９に進み、そうでない場合には、Ｉmeanが範囲内に入るまで、前述のステップ８の（ｂ）及び（ｉｉ）を反復し、光強度が、利用可能な最大値である場合には、いずれにしてもその画像を取り込む（但し、後続の手作業による調査のために、この記録をブックマークする）。
【００７９】
９．画像８を計測し、沈殿物の高さを判定する。
【００８０】
１０．沈殿物の体積を判定する。
【００８１】
以上のルーチンにおいては、ソフトウェアは、距離を補正するべく、この倍率におけるカメラ２８の較正ファイルを読み込んでいる。このカメラ２８を較正するステップは、ガラスチューブ２０によって通常占有されている正確な位置に配置された標準スケール画像の取り込みを通じて別個に実行される。
【００８２】
図２には、フローチャートとして前述の手順が概略的に示されている。
【００８３】
反転、希薄化、開放、侵食、拡張等の本明細書に記述されているカメラによって取り込まれた画像の処理に使用される様々な電子的な操作は、当該技術分野において周知であることを理解されたい。この種の用語に関係する情報は、一般に入手可能であり、特に、ジョン  シー．  ラス（Ｊｏｈｎ  Ｃ．  Ｒｕｓｓ）による「コンピュータを利用した顕微鏡検査（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）：  画像の計測及び分析（Ｔｈｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅｓ）」（プレナム  プレス（Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ），ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ），１９９０年）、並びに、ジョン  シー．  ラス（Ｊｏｈｎ  Ｃ．  Ｒｕｓｓ）による「画像処理ハンドブック（第２版）（Ｔｈｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ（２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ））」（ＣＲＣ  プレス（ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ），ボカ  レイトン（Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ），１９９５年）を参照されたい。ディジタルカメラのタイプに関する情報は、デーブ  ジョンソン（Ｄａｖｅ  Ｊｏｈｎｓｏｎ）による「ディジタルカメラを用いて全てのことを処理する方法（第３版）（Ｈｏｗ  ｔｏ  Ｄｏ  Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｙｏｕｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃａｍｅｒａ（３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ））」（マグロヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ），オスボーン（Ｏｓｂｏｕｒｎｅ），２００３年）を参照されたい。
【００８４】
以下の〔表１〕には、この例１において調査した材料が、判定された沈殿物の体積と共に一覧表示されている。サンプル１及びサンプル２の場合には、複数のチューブの端部を密封し、それらを数回にわたって反転させることにより、計測対象である量の材料をチューブ内の５ｍｌの水に分散させている。サンプル３の場合には、これは、事前に生成された分散液５ｍｌをチューブ内に配置したものである。チューブは、画像を処理して沈殿物の体積を判定する前に、２４時間にわたって放置している。
【００８５】
（例２）
ナショナル  スターチ  アンド  ケミカル社（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）（ブリッジウォータ（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ），米国ニュージャージー州（ＮＪ，ＵＳＡ））から提供されている４つの変性もち状とうもろこし澱粉を使用し、例１を反復した。５ｍｌの水中に１ｗｔ％の澱粉を分散させてチューブ内に懸濁液を生成することにより、サンプルを準備した。沸騰している湯槽内にチューブを浸し、ガラス棒を使用して懸濁液を３分にわたって攪拌した。次いで、チューブの最上部を覆い、サンプルをさらに２０分間にわたって処理した。次いで、チューブを２４時間にわたって放置した後に、例１に記述されているように処理し、沈殿物の体積を判定した。この結果は、次の〔表２〕に付与されている。この例においては、沈殿物の体積は、澱粉の膨潤体積と等しくなっている。
【００８６】
【表１】
2014134552.tif 000003
【００８７】
【表２】
2014134552.tif 000004
【００８８】
このデータを従来の方法から得られたデータと比較することにより、本明細書に記述されている本発明を使用して得られたデータの妥当性が実証された。
【００８９】
（例３）
ナショナル  スターチ  アンド  ケミカル社（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）（ブリッジウォータ，米国ニュージャージー州）から提供されている４つの冷水膨潤澱粉を使用して例２を反復した（サンプル８〜１１）。ぼんやりとした浮遊物液をサンプルに付与するとされているｐＨ３．０において澱粉の準備を実行した。沈殿物の予想される中央部分のピクセル強度が１７０（ピクセル強度の範囲の６７％）を超過しないようにカメラ２８を設定したことを除いて、例１に記述されているように、チューブ内のサンプルの沈殿物の体積を判定した。
【００９０】
この結果が次の〔表３〕に付与されている。
【００９１】
【表３】
2014134552.tif 000005
【００９２】
以上の説明及び例に引用されているピクセル強度の値は、本出願人にとって好ましいものであり、必要に応じて、その他のピクセル強度の値を選択することも、本発明の範囲に含まれることを理解されたい。
【図１】
2014134552.tif 000006
【図２】
2014134552.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月23日(2014.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
沈殿物を形成することが可能な成分の代表的な例は、小麦粉、天然又は人工の澱粉、金属酸化物（例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、セラミック粉、粘土（例えば、カオリナイト粘土（陶土、ボールクレー）、モンモリロナイト、及びタルク）等である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
カメラ２８は、沈殿物を収容しているチューブの画像を取り込む機能を有する８ビットＣＣＤカメラである。カメラ２８は、チューブ２０から約２８０〜３５０ｍｍのところに配置されているペンタックス（Ｐｅｎｔａｘ）  ２５ｍｍ  ｆ１．４レンズが装着されたソニー（Ｓｏｎｙ）  ＸＣ−７５ＣＥである。望ましくない反射がチューブ（並びに、沈殿物）の画像の一部として取り込まれることを防止するべく、ステーション２６は、側壁３２、上部（図示されてはいない）、底部、及びアクセスを容易にするための前面カーテン３６を含む非反射性の光学的に中立の環境によって包み込まれている。又、沈殿物が、角度を有して前方から照射されることにより、迷光反射が極小化されるように、ステーション２６には、カメラ２８に対してチューブの位置の上前方に配置された冷陰極ＬＰ−１００ランプ光源と、その端部がチューブの真下に配置されているグースネックの光ファイバケーブルを有するスコット（Ｓｃｈｏｔｔ）冷光源とが提供されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
（＊注）カメラの出力は、アナログである。カメラの出力は、ソフトウェアを実行しているコンピュータの「フレームグラバボード（ｆｒａｍｅｇｒａｂｂｅｒ  ｂｏａｒｄ）」内においてディジタル画像に変換されている。処理及び分析される対象は、このディジタル画像である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉を含む液体サンプル内の沈殿物の体積を評価する方法において、
（ａ）前記澱粉を含む液体サンプルをチューブに導入し、必要な場合には、前記澱粉を含む液体サンプルを処理し、沈殿物を形成するステップと、
（ｂ）前記澱粉を含む液体サンプルを収容しているチューブを、該チューブの画像を取り込む機能を有する光電気装置に対して配置するステップであって、前記澱粉を含む液体サンプルは、沈殿物、浮遊物及び沈殿物／浮遊物の境界を含むステップと、
（ｃ）前記光電気装置を使用し、前記チューブに対して垂直方向の前記チューブの画像を取り込むステップと、
（ｄ）取り込まれた前記画像を分析し、前記沈殿物の高さを判定するステップと、
（ｅ）前記高さの計測値を使用し、沈殿物の体積の計測値を生成するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップ（ｄ）において、取り込まれた前記画像の分析は、取り込まれた前記画像をバイナリ画像に変換する段階と、前記沈殿物に対応したバイナリ画像の部分の面積及び幅を計測する段階とを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記光電気装置は、取り込まれた前記画像の予想される沈殿物要素の中央領域内における取り込まれた前記画像のピクセル強度を制限するべく設定されている請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ピクセル強度は、前記光電気装置のピクセル強度の範囲の約６０％〜９０％に設定されている請求項３記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｄ）において、取り込まれた前記画像に対して部分的なスムージング操作を適用する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記バイナリ画像に対してスクラップ操作を適用して黒い領域内の小さな白い特徴を除去すると共に、充填操作を適用して白いオブジェクト内の孔を充填することにより、前記白いオブジェクトをさらに完全なものにする請求項２記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｄ）において、前記分析は、取り込まれた前記画像を編集することにより、前記チューブの底部における壁に起因したグレアに関連する特徴を除去すると共に、ガラス瓶内の前記沈殿物の底部の領域を再構築する段階を含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）において、前記分析は、その軸が前記チューブの軸に沿っており、その幅が前記沈殿物の幅を下回っている白又は黒の矩形からなる新しいバイナリ画像を生成する段階と、この画像と前記沈殿物の前記バイナリ画像を使用してブールＡＮＤ演算を実行することにより、前記沈殿物の中央部分の高さの画像である新しいバイナリ画像を生成する段階とを含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記沈殿物の前記高さは、前記新しい画像の面積及び幅を計測することによって判定される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
複数の前記澱粉を含む液体サンプルが、順番に又は並行して評価される請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のサンプルが並行して行われる評価において、複数の前記澱粉を含む液体サンプル（但し、１００個を上回らないサンプルであって、さらに好ましくは、少なくとも１０個のサンプルであるが、５０個を上回らないサンプル）が一緒に処理される請求項１記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｄ）において、取り込まれた前記画像の品質をチェックし、前記画像が既定の規格を満足していない場合には、異なる画像取り込み条件を用いて、ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）を反復することにより、可能な場合に、許容可能な画像を取得し、この後に、前記高さの計測値を使用し、ステップ（ｅ）に進む請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）を反復した後に、前記画像が前記規格を満足していない場合には、その時点における画像を取り込み、この事実を記録する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記画像のＩmaxを計測し、前記画像のＩmaxが合計の前記ピクセル強度の範囲の必要な範囲内にあるかどうかを判定することによって前記画像の品質をチェックし、
（ａ）前記画像が、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にある場合には、前記画像をさらに処理し、
（ｂ）前記画像が、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にない場合には、（ｉ）前記画像のＩmaxが、前記画像の必要なＩmaxの範囲を上回っているときは、照明レベルを低減させると共に／又は、画像取り込み速度を増大させて、許容可能な画像が取得されるまで、この段階（ｉ）を反復し、（ｉｉ）前記画像のＩmaxが、前記画像の必要なＩmaxの範囲を下回っているときは、前記照明レベルを増大させると共に／又は、前記画像取り込み速度を低減させて、許容可能な画像が取得されるまで、この段階（ｉｉ）を反復し、許容可能な画像が取得された後に、前記画像をさらに処理する請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記沈殿物の前記画像上に一連の垂直ラインを重畳し、前記ラインの長さを計測して、前記ラインの長さの標準偏差を取得し、当該標準偏差を事前に選択されている標準偏差と比較することによって前記画像の品質をさらにチェックする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
（ａ）前記画像の前記標準偏差が、前記選択されている標準偏差を下回っている場合には、前記画像をさらに処理し、
（ｂ）前記画像の前記標準偏差が、前記選択されている標準偏差を上回っている場合には、前記画像のＩmeanを計測し、（ｉ）前記画像のＩmeanが、前記画像の必要なＩmaxの範囲内にある場合には、前記光強度を低減させて前記沈殿物の新しい画像を取り込み、前記沈殿物の画像を取り込み及び処理する段階を反復し、（ｉｉ）前記画像のＩmeanが、第２のＩmaxの範囲外にある場合には、前記光強度を増大させて前記沈殿物の新しい画像を取り込み、前記沈殿物の画像を取り込み及び処理する段階を反復し、
（ｃ）この段階（ｂ）及び段階（ｉ）における前記新しい画像が許容可能である場合には、前記画像をさらに処理し、そうでない場合には、前記画像のＩmeanが、前記ピクセル強度の範囲の事前に選択されているレベルを下回るまで、この段階（ｂ）及び段階（ｉ）の反復を維持し、前記画像が依然として必要な品質を有していない場合には、いずれにしても前記画像を取り込んで当該画像をさらに処理し、後続の手作業による調査のために、このようにして取得された記録をブックマークし、
（ｄ）この段階（ｂ）及び段階（ｉｉ）における前記新しい画像が許容可能である場合には、前記画像をさらに処理し、そうでない場合には、前記画像のＩmeanが前記第２のＩmaxの範囲内に入るまで、この段階（ｂ）及び段階（ｉｉ）を反復するステップを維持し、前記光強度が、利用可能な最大値にある場合には、いずれにしても前記画像を取り込み、後続の手作業による調査のために、このようにして取得されたレコードをブックマークする請求項１５記載の方法。
【外国語明細書】
2014134552000001.pdf