(57)【要約】【課題】  容器表面のラベル等による影響を受けることなく容器内の所定の液体の界面を精度よく検出できるようにする。【解決手段】  マイクロ波送受信部１と採血管１０１との間に、電磁波遮蔽部材を材料とする中空の管構造を有する導波管２が配設される。マイクロ波送受信部１及び導波管２に対して採血管１０１を上下方向に移動させながら、採血管１０１に向けて側方から導波管２を介してマイクロ波を入射させ、採血管１０１内の空気１０７、血清１０３、分離剤１０４で反射するマイクロ波を導波管２を介して受信すると、これら空気１０７、血清１０３、分離剤１０４での反射特性の差により、血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面位置下界面１０３Ｌ位置において、反射強度の変化が大きくなるので、その変化を捉えることにより血清１０３の界面を検出することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に分離した状態で容器に収容された少なくとも２種類の液体のうち所定の液体の界面を検出する界面検出装置であって、
前記容器に向けて前記容器の側方からマイクロ波を送信するとともに、前記容器内の物質で反射するマイクロ波を受信するためのマイクロ波送受信手段と、
前記マイクロ波送受信手段により送信されるマイクロ波及び受信される前記容器内の物質で反射するマイクロ波の導波路を形成するための導波管と、
前記マイクロ波送受信手段により受信されるマイクロ波に基づいて、前記所定の液体の界面を検出する界面検出手段とを備えることを特徴とする界面検出装置。
【請求項２】
前記マイクロ波送受信手段及び前記導波管と、前記容器とを上下方向に相対移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の界面検出装置。
【請求項３】
前記導波管は、その中空部が矩形断面を有する方形導波管であることを特徴とする請求項１又は２に記載の界面検出装置。
【請求項４】
前記導波管は、その中空部の幅が前記マイクロ波送受信手段側から前記容器側に向かって徐々に幅広となる部分を有することを特徴とする請求項３に記載の界面検出装置。
【請求項５】
前記導波管は、前記マイクロ波送受信手段と前記容器との間に配設されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の界面検出装置。
【請求項６】
前記容器を挟んで前記マイクロ波送受信部と反対側に電磁波吸収体を配置することを特徴とする請求項５に記載の界面検出装置。
【請求項７】
前記導波管は、前記容器を挟んで前記マイクロ波送受信手段と反対側まで延出し、前記容器を挿通するための上下に貫通する挿通穴が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の界面検出装置。
【請求項８】
前記導波管の終端開口を電磁波吸収体により閉塞することを特徴とする請求項７に記載の界面検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の界面検出装置と、
前記界面検出装置により検出される前記所定の液体の上下界面間の間隔と、前記容器の内径寸法とに基づいて、前記所定の液体の体積を算出する体積算出手段とを備えることを特徴とする体積計測装置。
【請求項１０】
上下に分離した状態で容器に収容された少なくとも２種類の液体のうち所定の液体の界面を検出する界面検出方法であって、
前記容器に向けて前記容器の側方から導波管を介してマイクロ波を送信する手順と、
前記容器内の物質で反射するマイクロ波を導波管を介して受信する手順と、
前記受信されるマイクロ波に基づいて、前記所定の液体の界面を検出する手順とを有することを特徴とする界面検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば採血管内で分離した状態にある血清、分離剤、血餅のうち血清の界面を検出し、更には血清の体積を求めるのに用いて好適な界面検出装置、体積計測装置、及び界面検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者から採取した血液を分離剤と共に採血管に入れ、遠心分離機により遠心分離を行って血清、分離剤、血餅に分離させた上で、血清だけを取り出して各種検査に利用することが行われている。
【０００３】
近年では、患者の負担を軽減させるために採血量をできるだけ少なくすることが求められる一方で、血清を利用する検査は多岐にわたるため、限られた血清を過不足なく検査材料として利用すべく、血清量を正確に把握することが要求される。
【０００４】
例えば特許文献１には、血清、分離剤、血餅に分離した状態にある検体液をカラー視覚センサにより撮像し、カラー画像を取り込んで、血清量を計測する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３７８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、採血管の表面には各種情報が表示されたラベルが貼着されることが多い。この場合、特許文献１に開示されているように撮像画像を取り込む手法では、ラベルが妨げになって血清の鮮明な画像が得られず、血清の界面を検出できないことがある。
【０００７】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであり、容器表面のラベル等による影響を受けることなく容器内の所定の液体の界面を精度よく検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の界面検出装置は、上下に分離した状態で容器に収容された少なくとも２種類の液体のうち所定の液体の界面を検出する界面検出装置であって、前記容器に向けて前記容器の側方からマイクロ波を送信するとともに、前記容器内の物質で反射するマイクロ波を受信するためのマイクロ波送受信手段と、前記マイクロ波送受信手段により送信されるマイクロ波及び受信される前記容器内の物質で反射するマイクロ波の導波路を形成するための導波管と、前記マイクロ波送受信手段により受信されるマイクロ波に基づいて、前記所定の液体の界面を検出する界面検出手段とを備える点に特徴を有する。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記マイクロ波送受信手段及び前記導波管と、前記容器とを上下方向に相対移動させる移動手段を備える点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記導波管は、その中空部が矩形断面を有する方形導波管である点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記導波管は、その中空部の幅が前記マイクロ波送受信手段側から前記容器側に向かって徐々に幅広となる部分を有する点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記導波管は、前記マイクロ波送受信手段と前記容器との間に配設される点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記容器を挟んで前記マイクロ波送受信部と反対側に電磁波吸収体を配置する点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記導波管は、前記容器を挟んで前記マイクロ波送受信手段と反対側まで延出し、前記容器を挿通するための上下に貫通する挿通穴が形成される点にある。
また、本発明の界面検出装置の他の特徴とするところは、前記導波管の終端開口を電磁波吸収体により閉塞する点にある。
本発明の体積計測装置は、前記本発明の界面検出装置と、前記界面検出装置により検出される前記所定の液体の上下界面間の間隔と、あらかじめ求められた前記容器の内径寸法とに基づいて、前記所定の液体の体積を算出する体積算出手段とを備える点に特徴を有する。
本発明の界面検出方法は、上下に分離した状態で容器に収容された少なくとも２種類の液体のうち所定の液体の界面を検出する界面検出方法であって、前記容器に向けて前記容器の側方から導波管を介してマイクロ波を送信する手順と、前記容器内の液体で反射するマイクロ波を導波管を介して受信する手順と、前記受信されるマイクロ波に基づいて、前記所定の液体の界面を検出する手順とを有する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ラベルの材質である紙や樹脂等を透過するマイクロ波を用いて容器内の所定の液体の界面を検出するようにしたので、容器表面のラベル等による影響を受けることなく所定の液体の界面を検出することができる。しかも、導波管を配設することにより、マイクロ波送受信手段により送信されるマイクロ波及び受信される容器内の物質で反射するマイクロ波の導波路が形成され、マイクロ波が効率良く伝送されるとともに、容器内の物質で反射するマイクロ波以外の不要なマイクロ波が受信されるのを防ぐことができ、所定の液体の界面を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１、２は、第１の実施形態の体積計測装置の概略構成を示す図である。体積計測装置は、採血管１０１内の検体液１０２のうち血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置を検出することにより上下界面１０３Ｕ、１０３Ｌ間の間隔（高さ）を求め、既知の採血管１０１の内径寸法等を用いて血清１０３の体積（血清量）を算出するためのものである。
【００１１】
まず、図３を参照して、検体液１０２の入った採血管１０１について説明する。採血管１０１は試験管等のように下端が閉塞された円筒状をなすもので、マイクロ波を透過可能な材質、例えば無色透明のガラスや樹脂等からなる。
【００１２】
また、検体液１０２は被験者から採取した血液及び分離剤からなるもので、遠心分離を行った結果、比重の大きい順に採血管１０１の底部からゲル状の血餅１０５、分離剤１０４、血清１０３に分離した状態となっている。
【００１３】
採血管１０１の表面には、図１、２に示すように、マイクロ波を透過可能な材質、例えば紙や樹脂等からなる半透明のラベル１０６が貼着される。ラベル１０６には、印刷や手書きによって、被験者に関する情報等が文字、記号、バーコード等により表示される。
【００１４】
次に、体積計測装置について説明すると、図１、２に示すように、マイクロ波送受信部１と採血管１０１との間に、電磁波遮蔽部材（例えば銅等の金属）を材料とする中空の管構造を有する導波管２が配設される。
【００１５】
導波管２は、全体として板状をなす方形導波管からなる。本実施形態で用いられる導波管２は、均一な肉厚を有するものであり、矩形断面を有する中空部３の高さｈは一定であるが、幅ｗはマイクロ波送受信部１側で幅狭で、そこから徐々に幅広となり、採血管１０１側では一定の幅を有する。このように導波管２の一端を幅狭の形状とすることにより、マイクロ波送受信部１側では中空部３の幅ｗをマイクロ波送受信部１の送信部１ａ及び受信部１ｂの寸法に合致させて損失低下を図ることができるとともに、採血管１０１側では採血管１０１の径に合わせた幅を確保することができる。
【００１６】
マイクロ波送受信部１による界面検出に際して、採血管１０１の上端はマニピュレータ４によって挟持される。マニピュレータ４は搬送路５及び搬送路５に直交する図示しない搬送路に沿って水平二方向に移動自在となっており、また、上下方向に昇降自在となっている。この場合に、マニピュレータ４（すなわち採血管１０１）を昇降させるアクチュエータとしては、例えば図示しないパルスモータが用いられ、パルスモータから発生するパルスの数に基づいて採血管１０１の昇降位置が求められるようになっている。
【００１７】
このように三軸方向に移動自在な構成とすることにより、図示しないストッカーから所望の採血管１０１を取り出して、その採血管１０１を所定の位置まで搬送し、マイクロ波送受信部１に対して上下方向（図１中矢印Ｚ）に移動させることができ、ストッカーとマイクロ波送受信部１との間での採血管１０１の搬送及びマイクロ波送受信部１による界面検出の自動化を図ることができる。
【００１８】
ここで、マイクロ波送受信部１には、マイクロ波送受信部１の受信部１ｂで受信されるマイクロ波を検出して電気信号に変換する検波回路６と、検波回路６から出力される電気信号を増幅する増幅回路７とが接続される。さらに、コンパレータ回路を含み、増幅回路７から出力される電気信号に基づいて、図示しないパルスモータからのパルスの数を参照しながら血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置を検出する界面検出部８と、界面検出部８により検出される血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置から上下界面１０３Ｕ、１０３Ｌ間の間隔（高さ）を求め、記憶部１０に記憶されている採血管１０１の内径寸法等を用いて血清１０３の体積（血清量）を算出する体積算出部９とが接続される。
【００１９】
以下、図４を参照して、血清１０３の界面位置を検出し、その体積を求めるまでの処理について説明する。血清１０３の界面検出の原理は、媒体物質の誘電率によってマイクロ波の反射特性が異なることを利用するものである。すなわち、マイクロ波送受信部１と採血管１０１とを上下方向に相対移動させながら、採血管１０１に向けて側方からマイクロ波を入射させると、採血管１０１内の各層（空気１０７、血清１０３、分離剤１０４、血餅１０５）での反射特性の差により、各層の界面においてマイクロ波送受信部１で受信されるマイクロ波の強度（反射強度）が変化する。
【００２０】
具体的に、採血管１０１内の空気１０７や分離剤１０４は誘電率が比較的小さく、空気の比誘電率は１に近く、分離剤の比誘電率も５程度である。したがって、マイクロ波がそれらに入射した場合、多くの割合で透過し、換言すればほとんど反射しないので、マイクロ波送受信部１で受信されるマイクロ波の強度（反射強度）は、図４（Ｂ）に示すように、低いものとなる。
【００２１】
それに対して、水溶液である血清１０３は誘電率が比較的大きく、その比誘電率は５０以上程度である。したがって、マイクロ波がそれに入射した場合、多くの割合で反射し、マイクロ波送受信部１で受信されるマイクロ波の強度（反射強度）は、図４（Ｂ）に示すように、上層の空気１０７や下層の分離剤１０４に比べて高くなる。なお、図４（Ｂ）には示していないが、血餅１０５も誘電率が比較的大きく（比誘電率は５０以上程度）、マイクロ波送受信部１で受信されるマイクロ波の強度（反射強度）は同様に高くなる。
【００２２】
かかる反射特性の差により、血清１０３と空気１０７との界面（上界面１０３Ｕ）位置（状態ａ）、及び、血清１０３と分離剤１０４との界面（下界面１０３Ｌ）位置（状態ｂ）において、反射強度の変化は大きくなるので、その大きな変化を捉えることにより血清１０３の界面を検出することができる。
【００２３】
このように採血管１０１内の各層にマイクロ波を入射させるに際して、採血管１０１自体やラベル１０６の誘電率は小さく（例えばガラスや紙の比誘電率は５以下程度）、マイクロ波がそれらに入射してもほとんどが透過するので、採血管１０１自体やラベル１０６による影響は無視することができる。
【００２４】
ここで、マイクロ波送受信部１の送信部１ａとしてはできるだけ指向性を持つものを使用するのが望ましいが、それでもメインローブは広がりを持つため、導波管２を用いずにマイクロ波の送受信を行うだけでは、採血管１０１内に入射するマイクロ波が微弱なものとなってしまう。また、マイクロ波が周辺にも放射され、それが周辺の物体で反射してマイクロ波送受信部１で受信されるおそれがある。さらに、周辺機器等から送信されるマイクロ波がマイクロ波送受信部１で受信されるおそれがある。そのため、図４（Ｂ）の点線に示すように、反射強度が全体として低くなるとともに、採血管１０１内の物質で反射するマイクロ波以外の不要なマイクロ波により反射強度の波形が不明確になるため、界面を精度よく検出することが難しくなってしまう。
【００２５】
それに対して、本実施形態で説明したように導波管２を配設することにより、マイクロ波送受信部１により送信されるマイクロ波及び受信される採血管１０１内の物質で反射するマイクロ波の導波路が形成されるので、図４（Ｂ）の実線に示すように、マイクロ波が効率良く伝送されて、反射強度を全体として高くすることができる。また、マイクロ波が周辺の物体で反射してマイクロ波送受信部１で受信されたり、周辺機器等から送信されるマイクロ波がマイクロ波送受信部１で受信されたりするのを防ぐことができ、反射強度の波形が明確になるので、波形変化が捉えやすくなる。
【００２６】
以上述べた界面検出の原理に基づいて、マイクロ波送受信部１と採血管１０１とを上下方向に相対移動させながら、検波回路６によりマイクロ波送受信部１で受信されるマイクロ波を検出して電気信号に変換し、必要に応じて平滑化して、増幅回路７により検波回路６から出力される電気信号を増幅すると、図４（Ｂ）の実線に示すような波形が得られる。
【００２７】
界面検出部８では、増幅回路７から出力される電気信号に基づいて、図示しないパルスモータからのパルスの数を参照しながら血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置を検出する。この場合に、図４（Ｂ）に示すように、血清１０３と空気１０７との界面（上界面１０３Ｕ）位置、及び、血清１０３と分離剤１０４との界面（下界面１０３Ｌ）位置において反射強度の変化は大きくなるが、実際にはある程度の緩やかさを持って変化する。そこで、血清１０１の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置を決定するために、これら界面１０３Ｕ、１０３Ｌに対応する閾値が予め規定されており、界面検出部８のコンパレータ回路によって、増幅回路７から出力される電気信号と閾値とを比較して電気信号値が閾値に一致する位置を求め、その位置を血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置として検出する。
【００２８】
そして、体積算出部９では、界面検出部８により検出される血清１０３の上界面１０３Ｕ位置及び下界面１０３Ｌ位置から上下界面１０３Ｕ、１０３Ｌ間の間隔（高さ）を求め、記憶部１０に記憶されている採血管１０１の内径寸法等を用いて、血清１０３の体積（血清量）を算出する。
【００２９】
以上第１の実施形態を説明したが、前述した構成に加えて、図１、４に示すように、採血管１０１を挟んでマイクロ波送受信部１と反対側に電磁波吸収体１１を配置すると更に効果的である。図示例では、合成樹脂を板状にした電磁波吸収体１１を採血管１０１に沿って配置している。前述したように特に空気１０７や分離剤１０４ではマイクロ波が多くの割合で透過するが、その透過したマイクロ波が透過方向延長線上にある物体で反射し、再び空気１０７や分離剤１０４を透過して導波管２を介してマイクロ波送受信部１で受信され、ノイズとなることも考えられる。その点を考慮して、図１、４に示すように電磁波吸収体１１を配置しておけば、空気１０７や分離剤１０４を透過したマイクロ波が吸収されるので、空気１０７や分離剤１０４を透過したマイクロ波がマイクロ波送受信部１に戻ってくるのを避けることができる。
【００３０】
図５には、導波管２の形状例を示す。図５（Ａ）には図１に示す導波管２の平面形状を示すが、導波管２の形状はそれに限られるものではない。例えば図５（Ｂ）に示すものは、一定の幅を有する方形導波管からなる例、図５（Ｃ）に示すものは、マイクロ波送受信部１で幅狭で、そこから採血管１０１側まで徐々に幅広となる方形導波管からなる例である。
【００３１】
（第２の実施形態）
図６、７に示す第２の実施形態は、採血管１０１を挟んでマイクロ波送受信部１と反対側まで延出する導波管１２を配設した例である。以下では、前記第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
導波管１２は、全体として板状をなす方形導波管からなり、その中央に採血管１０１を挿通するための上下に貫通する挿通穴１３が形成される。前記第１の実施形態と同様に、導波管１２は、均一な肉厚を有するものであり、矩形断面を有する中空部１４の高さｈは一定であるが、幅ｗはマイクロ波送受信部１側で幅狭で、そこから徐々に幅広となり、途中から一定の幅を有する。
【００３３】
更に、図６に示すように、導波管１２の終端開口１２ａを合成樹脂等からなる電磁波吸収体１５を用いて閉塞する。更に望ましくは、図７（Ａ）に示すように、導波管１２の内面のうち採血管１０１を挟んでマイクロ波送受信部１と反対側の領域１６に、薄い合成樹脂からなる電磁波吸収体を貼着したり、液体からなる電磁波吸収体を塗布したりする等の処理を施す。
【００３４】
前記第１の実施形態では、図１に示したように、導波管２の終端が採血管１０１の手前に位置するため、終端を開口（終端開口２ａ）させてマイクロ波を採血管１０１に入射させる必要がある。そのため、その終端開口２ａを介して、僅かではあるが、導波管２内のマイクロ波が周辺に放出したり、不要なマイクロ波が導波管２内に入射したりするおそれがある。
【００３５】
それに対して、本実施形態では、導波管１２の終端開口１２ａを電磁波吸収体１５を用いて閉塞することができるので、その終端開口１２ａから導波管１２内のマイクロ波が外部に放出したり、不要なマイクロ波が導波管１２内に入射したりするのを防ぐことができる。また、前述したように空気１０７や分離剤１０４を透過したマイクロ波が透過方向延長線上にある物体で反射してマイクロ波送受信部１に戻ってくるのを避けることができる。
【００３６】
図７には、導波管１２の形状例を示す。図７（Ａ）には図６に示す導波管１２の平面形状を示すが、導波管１２の形状はそれに限られるものではない。例えば図７（Ｂ）に示すものは、一定の幅を有する方形導波管からなる例、図７（Ｃ）に示すものは、マイクロ波送受信部１で幅狭で、そこから終端まで徐々に幅広となる方形導波管からなる例である。
【００３７】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、前記実施形態では、採血管１０１をマイクロ波送受信部１及び導波管２（１２）に対して上下方向に移動させるようにしたが、採血管１０１を固定してマイクロ波送受信部１及び導波管２（１２）を上下方向に移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態の体積計測装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の体積計測装置の概略構成を示す図である。
【図３】検体液の入った採血管を示す図である。
【図４】界面検出の原理を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の体積計測装置に用いられる導波管の形状例を示す図である。
【図６】第２の実施形態の体積計測装置の概略構成を示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態の体積計測装置に用いられる導波管の形状例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１        マイクロ波送受信部
２        導波管
３        中空部
４        マニピュレータ
５        搬送路
６        検波回路
７        増幅回路
８        界面検出部
９        体積算出部
１０      記憶部
１１      電磁波吸収体
１２      導波管
１３      挿通穴
１４      中空部
１５      電磁波吸収体
１６      電磁波吸収体を設ける領域
１０１    採血管
１０２    検体液
１０３    血清
１０３Ｕ  上界面
１０３Ｌ  下界面
１０４    分離剤
１０５    血餅
１０６    ラベル
１０７    空気
【図１】
2005345145.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005345145.tif 000006
【図５】
2005345145.tif 000007
【図６】
2005345145.tif 000008
【図７】
2005345145.tif 000009