JP7127288B2 - 呈色反応観察補助システム、呈色反応観察補助方法及びプログラム - Google Patents
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Description
また、上述の専用装置を用いた検出手法は、この専用装置に組み込まれた特殊な光学装置を用いて照明し、所定の環境下で反応領域が撮影されることを前提としている(例えば、特許文献1参照)。また、尿検査紙は撮影の光学系に対して機械的に位置を制御しており、撮影時の照明条件や撮影条件が検査紙の観察・判定に理想的なものとなっている。
より広範に利用できるような分析方法を想定すると、例えば一般家庭などで専用装置を導入することはコスト面などの観点からあり得ない。また、専門知識を持たない一般のユーザが目視判定することはこれらの検査紙では想定されていない。このため、呈色反応時間の異なる検査項目の多い検査紙においては特に、どのタイミングでどの箇所を観察すればよいか煩雑すぎて分かり難いため、分析に慣れていない一般のユーザである場合、分析結果の正確な判定ができない。
しかし、比色を行う反応領域は既定の時間経過後も反応が進むため、既定の時間未満または、規定の時間以上である場合、検査の項目の正確な判定結果を得ることが困難となる。したがって、被検体がどのタイミングで滴下された、また滴下されてからの経過時間が正確に判定できない状態である場合、判定結果の精度に影響を与える。
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による呈色反応観察補助システムの構成例を示すブロック図である。図1において、呈色反応観察補助システム1は、撮像部101、露光制御部102、撮像制御部103、対象検出部104、観察位置特定部105、滴下検出部106、経過時間検出部107、観察反応領域指示部108、参照反応色パタン提示部109、反応領域画像記憶制御部110、表示部111、照明部112、及びデータ記憶部113の各々を備えている。
また、分析キット900の観察対象面901の存在する面には、色補正用パッチ領域909が設けられている。色補正用パッチ領域909には、呈色反応領域902の撮像画像データの色味を補正するための色補正用パッチ1001、1002及び1003が形成されている(後述)。
例えば、参照比色パタン903’の行において、中央の「0」の文字の列に位置している参照比色部903’_3は、被検溶液が滴下される前の比色反応領域の色味が示されている。また、参照比色パタン903’の行において、中央の参照比色部903’_3から左の呈色状態の参照比色部903’_2、903’_1に類似した色味となるほど、比色反応領域903が検出する対象が陰性の可能性が大きくなることを示している。
また、参照反応色パタン標本900’には、色補正用パッチパタン909’が設けられている。この色補正用パッチパタン909’における色補正用パッチ1001’、1002’及び1003’の各々は、図2における色補正用パッチ1001、1002、1003それぞれに対応している。
また、分析キット自身のデザインパタンに画像特徴が十分になければ、分析キット内の呈色反応領域902及び色補正用パッチ領域909の各々の領域外に、位置検出専用パタンを配置して、データ記憶部113内の参照画像データと、撮像画像データにおける画像データとの各々の位置検出専用パタン上の画像特徴点同士で、一致しているか否かを上述した計算によって判定する構成としても良い。
そして、対象検出部104は、撮像した撮像画像データの画像データから、上述したように、予め設定された座標変換式を用いることにより、3次元空間における呈色反応領域902及び色補正用パッチ領域909の各々を撮像した撮像画像データの観察位置及び観察角度の各々を推定する。
例えば、対象検出部104は、法線400に平行な方向をz軸とし、呈色反応領域の辺の各々がx軸及びy軸の各々と平行となるように分析キットを3次元座標系において配置する。例えば、分析キット900の容器の各辺により形成される頂点のいずれかが、3次元座標系の原点Oと一致するように、3次元座標系において、分析キットをx軸及びy軸からなる2次元平面に配置する。このため、分析キット900の容器の厚さ方向がz軸に対して平行となる。この分析キット900の容器の3次元形状は、予め既知の情報として、すでに述べた座標変換の式とともに、データ記憶部113に対して記憶されている。
観察反応領域指示部108は、観察位置特定部105が求めた位置対応に基づき、呈色反応領域902内における比色反応領域903から908のなかから、観察する検査項目の反応時間が経過した時刻において、その反応時間に対応する検査項目の比色反応領域がわかるようなマークを表示部111の画像に提示する。これにより、ユーザは呈色反応領域902において、反応時間が経過したことで観察する必要のある比色反応領域を容易に認識できる。
そして、観察位置特定部105は、データ記憶部113に保存されている各参照比色パタンにおける参照比色部の各々の座標値と、撮像画像データ上の参照比色部それぞれの座標値との各々の位置対応を求める。この結果、3次元モデルにおける参照反応色パタン標本900’における各参照比色パタンにおける参照比色部の各々が、表示部111に表示されている撮像画像データのどの位置に対応するかが定義できる。
また、参照反応色パタン提示部109は、例えば、観察する反応時間が経過する時刻の所定の時間前から、上記マークを点滅表示し、反応時間が経過した時点から常時点灯状態とすることにより、事前にユーザに対して観察する対象の参照比色パタンを予告する構成としても良い。これにより、ユーザは、余裕を持って、反応時間が経過した比色反応領域と比較する参照比色パタンの観察を行うことができる。
表示部111の表示画面111aには、撮像部101が撮像している、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々を含む撮像画像データが表示される。この撮像画像データは、例えば、全ての検査項目の呈色反応において、呈色しない色の単色が用いられた階調表現で表示されている。
そして、観察反応領域指示部108は、検査項目に対する反応時間が経過した時点から、この検査項目に対応する比色反応領域の画像の表示色を実際に撮像される呈色の色により表示する。
上述したように、反応時間が経過して、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々における観察が必要となった比色反応領域905と、比色反応領域905に対応する参照比色パタン905’とをマーキングすることにより、ユーザは容易に反応時間を経過した検査項目の比色反応領域905の呈色反応の観察を行うことができる。
そして、経過時間検出部107は、反応時間が経過した検査項目を、観察反応領域指示部108及び参照反応色パタン提示部109の各々に対して出力する。
これにより、観察反応領域指示部108及び参照反応色パタン提示部109の各々は、それぞれの検査項目の反応時間が経過した時点において、上述したように、比色反応領域、参照比色パタンそれぞれをマーキングすることにより、観察を行うことをユーザに促す。
これにより、参照反応色パタン提示部109は、供給された検査項目に対応する参照比色パタンをマーキングする。
この構成により、反応時間が近接している検査項目を急ぐことなく、要望する順番に落ち着いてユーザが観察することができ、またユーザが離席していても、反応時間を経過した時点の呈色反応の画像がデータ記憶部113に書き込まれて記憶されているため、必要に応じて検査項目の呈色反応の観察を行うことができる。
この場合、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々の撮像環境が異なり、例えば照明光が異なる場合に、分析キット900、参照反応色パタン標本900’それぞれの撮像画像データにおける色味が異なり、検査項目に対する判定が正確に行えなくなる。
撮像制御部103は、例えば、所定の光源下で撮像された撮像画像データにおける色補正用パッチパタン909’の色味がCgt(Rgt,Ggt,Bgt)と算出される。また、撮像制御部103は、色補正用パッチパタン909’と異なる光源下で撮像された撮像画像データにおける色補正用パッチ領域909の色味がCin(Rin,Gin,Bin)と算出する。た場合、色味Cgtと色味Cinとの間には、最も簡単な色補正の変換式を一例として適用した場合、以下の(1)式が成り立つ。
これにより、上記(1)式は、以下の(2)式で表される。
ここで、撮像制御部103は、データ記憶部113から参照反応色パタン標本900’の3種類の色補正用パッチ1001’、1002’及び1003’の各々の色味Cgt(Rgt,Ggt,Bgt)と、(2)式とを読み出す。そして、撮像制御部103は、分析キット900の撮像画像データから、3種類の色補正用パッチの色味Cin(Rin,Gin,Bin)を抽出し、参照反応色パタン標本900’の色補正用パッチの色味Cgt(Rgt,Ggt,Bgt)を用いて、3種類の色補正用パッチ1001、1002及び1003の各々に対応させた(2)式を用いて、色味を変換するための行列Aを算出する。撮像制御部103は、算出した行列Aを用いて(2)式により、参照反応色パタン標本900’と異なる光源下で撮像された分析キット900の撮像画像データの各画素の色味を、参照反応色パタン標本900’の色味に変換する。
ステップS1:
撮像制御部103は、撮像部101における呈色反応検出対象である呈色反応領域の現在の撮像条件を検出、例えば観察角度、露光条件などを検出する。
撮像制御部103は、露光条件などの撮像条件の全てが、比色反応領域と参照比色パタンとにおいて呈色反応の比較が行えることが可能な画像の画質として、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々の撮像画像データを撮像できる撮像条件であるか否かの判定を行う。
このとき、撮像制御部103は、呈色反応の比較が行えることが可能な画像の画質として、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々の撮像画像データを撮像できる撮像条件である場合、処理をステップS3へ進める。一方、撮像制御部103は、呈色反応の比較が行えることが可能な画像の画質として、分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々の撮像画像データを撮像できる撮像条件でない場合、処理をステップS4へ進める。
対象検出部104は、撮像画像データにおける呈色反応領域902及び参照反応色パタン標本900’の各々の撮像位置を抽出する。すなわち、撮像制御部103は、撮像部101の撮像範囲内における呈色反応領域902及び参照反応色パタン標本900’の各々の3次元形状を得る。そして、撮像制御部103は、得られた分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々の3次元形状と、予めデータ記憶部113に書き込まれて記憶されている分析キット900、参照反応色パタン標本900’それぞれの3次元形状とを比較し、撮像部101の撮像範囲内における呈色反応領域902を抽出する。
撮像制御部103は、撮像条件において満たされていない条件を表示部111の表示画面に表示し、ユーザに対して撮像条件における満たされていない条件の調整を示唆する。
対象検出部104は、撮像部101の撮像画像データにおける呈色反応領域902及び参照反応色パタン標本900’の各々と、予め記憶されている分析キット900の容器の3次元形状における呈色反応領域902、参照反応色パタン標本900’それぞれとを比較する。そして、対象検出部104は、呈色反応領域902全体及び参照反応色パタン標本900’全体の各々が撮像画像データに含まれているか否か、すなわち観察領域内に呈色反応領域902の呈色反応を観察するための呈色反応領域902全体及び参照反応色パタン標本900’全体が撮像画像データに含まれているか否かの判定を行う。
このとき、対象検出部104は、呈色反応領域902全体及び参照反応色パタン標本900’全体が撮像画像データに含まれている場合、処理をステップS6へ進める。一方、対象検出部10は、呈色反応領域902全体及び参照反応色パタン標本900’全体が撮像画像データに含まれていない場合、処理をステップS7へ進める。
対象検出部104は、呈色反応領域902及び参照反応色パタン標本900’の撮像方向、すなわち観察角度と、観察位置との推定処理を観察位置特定部105に行わせる。
これにより、観察位置特定部105は、撮像部101の撮像範囲における撮像画像データから得られる分析キット900の容器及び参照反応色パタン標本900’の各々の3次元形状と、予め記憶されている3次元座標系における分析キット900の容器、参照反応色パタン標本900’それぞれの3次元形状とを比較することにより、呈色反応領域902、参照反応色パタン標本900’の撮像方向に対する観察角度を推定する。ここで、対象検出部104は、上記比較により、撮像部101が分析キット900及び参照反応色パタン標本900’の各々が撮像された撮像画像データの撮像方向を求める。そして、対象検出部104は、3次元座標系における分析キット900の呈色反応領域902が添付されている面(分析キット900の上面あるいは下面の呈色反応領域902が添付されているいずれかの面)の法線と、撮像部101の撮像方向とのなす角度を観察角度として求める。
対象検出部104は、撮像部101の撮像範囲内に呈色反応領域902の領域が全て含まれるように、撮像部101の撮像する撮像位置を調整することを表示部111の表示画面に表示し、ユーザに対して撮像位置の変更を示唆する。
滴下検出部106は、最初に撮像された撮像画像データにおける比色反応領域の初期呈色反応色と、その後に時系列に撮像される撮像画像データにおける比色反応領域の呈色反応色との差分値を求める。
そして、滴下検出部106は、求めた差分値が滴下閾値以上であるか否かの判定を行う。このとき、滴下検出部106は、求めた差分値が滴下閾値以上である場合、被検溶液の滴下の検出が行われたとして、検出信号を経過時間検出部107に対して出力した後、処理をステップS9へ進める。これにより、経過時間検出部107は、反応時間を検出するための経過時間の計時を開始する。
一方、滴下検出部106は、求めた差分値が滴下閾値未満である場合、被検溶液の滴下の検出が行われていないとして、ステップS8の処理を繰り返す。
経過時間検出部107は、計数している経過時間が、いずれかの検査項目の反応時間以上となったか否かの判定を行う。
このとき、経過時間検出部107は、経過時間がいずれかの検査項目の反応時間以上となった場合、呈色反応領域内の上記検査項目の比色反応領域における被検溶液に基づく呈色反応色の観察時間となったこと示す制御信号を、観察反応領域指示部108及び参照反応色パタン提示部109に対して出力する。
そして、観察反応領域指示部108及び参照反応色パタン提示部109の各々は、反応時間が経過した検査項目の情報を含む制御信号が供給された時点に、表示部111の表示画面に表示された呈色反応領域902及び参照反応色パタン標本900’の各々において、上記検査項目に対応する比色反応領域、参照比色パタンそれぞれに対するマーキングの表示を行い、呈色反応の観察、すなわち検査項目に対する判定を行うことをユーザに促す。
経過時間検出部107は、現在判定している検査項目以外に、ユーザが未観察である、すなわち呈色反応の観察を促していない他の検査項目の有無を検出する。
このとき、経過時間検出部107は、呈色反応の観察を促していない他の検査項目が有る場合、すなわち反応時間の検出を行っている検査項目が残っている場合、処理をステップS9へ進める。一方、経過時間検出部107は、呈色反応の観察を促していない他の検査項目が無い場合、すなわち反応時間の検出を行っている検査項目が残っていない場合、処理を終了する。
図7においては、観察反応領域指示部108は、表示部111の表示画面111aに対して、比色反応領域903から908の各々をリアルタイムに撮像される色により表示する。そして、参照反応色パタン提示部109は、表示部111の表示画面111aにおける観察対象の検査項目の比色反応領域905の画像と並べて、この検査項目に対応する参照比色パタン905’の画像を表示する。
このため、図5の場合と同様に、比色反応領域及びこの比色反応領域に対応する参照比色パタンの数が多くても、ユーザが容易に観察対象の比色領域を観察し、検査項目の判定を行うことが可能となる。
または、プリンタなどの印刷装置から、反応時間を経過した検査項目の比色反応領域及びこの検査項目の参照比色パタンの各々を印刷した印刷物を出力するように構成してもよい。
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態による呈色反応観察補助システムの構成例と同様の構成をしている。以下、第1の実施形態と異なる動作について、以下に説明する。第2の実施形態においては、標準的な光源(例えばD65の光源)の環境下で参照反応色パタン標本900’における参照比色パタン903’、904’、905’、906’、…、907’、908’の各々を参照画像データとして撮像し、データ記憶部113に予め書き込んで記憶させている。
撮像制御部103は、データ記憶部113から参照反応色パタン標本900’の3種類の色補正用パッチ1001’、1002’、1003’を読み出し、それぞれの色味を、Cgt(Rgt,Ggt,Bgt)と算出する。また、撮像制御部103は、撮像画像データにおける色補正用パッチ領域909の色補正用パッチ1001、1002及び1003の3種類の色味がCin(Rin,Gin,Bin)と算出する。この場合、色味Cgtと色味Cinとの間には、最も簡単な色補正の変換式を一例として適用した場合、以下の(1)式が成り立つ。
一方、色味Cinは、撮像画像データにおける色補正用パッチ領域909の各色補正用パッチの色味であり、色成分RGBで記載すると(Rin,Gin,Bin)である。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
101…撮像部
101A…撮像方向
102…露光制御部
103…撮像制御部
104…対象検出部
105…観察位置特定部
106…滴下検出部
107…経過時間検出部
108…観察反応領域指示部
109…参照反応色パタン提示部
110…反応領域画像記憶制御部
111…表示部
112…照明部
113…データ記憶部
400…法線
900…分析キット
900’…参照反応色パタン標本
901…観察対象面
902…呈色反応領域
903,904,905,906,907,908…比色反応領域
903’,904’,905’,906’,907’,908’…参照比色パタン
1001,1002,1003,1001’,1002’,1003’…色補正用パッチ
Claims (11)
- 分析キットの呈色反応領域に形成された検査項目毎の比色反応領域において、当該呈色反応領域に滴下された被検溶液に含まれる被検出対象物質による呈色反応の観察を補助する呈色反応観察補助システムであり、
撮像装置から供給される撮像画像に、前記比色反応領域の各々を含む観察対象面が含まれているか否かを判定する観察対象面検出部と、
前記観察対象面における前記比色反応領域の各々の位置を特定するための観察位置特定部と、
前記比色反応領域の各々に対して前記被検溶液の滴下が行われたことを検出する滴下検出部と、
前記滴下が行われた時点から、前記比色反応領域毎に予め設定された反応時間が経過したか否かを検出する経過時間検出部と、
表示部と、
前記反応時間が経過した前記比色反応領域に対するマークを前記表示部の画像に提示することで観察を促す観察反応領域指示部と、
前記反応時間が経過した前記比色反応領域の呈色反応色を判定するための参照反応色パタンのうち前記反応時間が経過した時刻において、その反応時間に対応する検査項目の参照比色パタンに対するマークを前記表示部の画像に提示する参照反応色パタン提示部と
を備えることを特徴とする呈色反応観察補助システム。 - 前記撮像画像における、前記経過時間検出部が前記反応時間が経過したことを検出した比色反応領域の画像である比色反応領域画像をデータ記憶部に書き込んで記憶させる呈色反応領域画像記憶制御部
をさらに備え、
前記観察反応領域指示部が前記データ記憶部から前記比色反応領域画像を読み出し、前記観察対象面における対応する前記反応時間が経過した前記比色反応領域の位置に提示する
ことを特徴とする請求項1に記載の呈色反応観察補助システム。 - 参照反応色パタン提示部が、
前記参照反応色パタンが前記データ記憶部に予め書き込まれて記憶されている場合、前記観察反応領域指示部が前記比色反応領域の観察を促した際に、前記撮像画像の撮像条件に対応させて色校正した前記参照反応色パタンを提示する
ことを特徴とする請求項2に記載の呈色反応観察補助システム。 - 観察対象面検出部が、前記観察対象面が前記撮像画像に含まれていない場合、前記観察対象面が前記撮像画像に含まれるように、前記撮像装置による撮像を行うことを促す
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の呈色反応観察補助システム。 - 前記滴下検出部が、
前記撮像画像における前記比色反応領域の各々の画像の呈色反応色の変化により、前記比色反応領域それぞれに前記被検溶液が滴下されたことを検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の呈色反応観察補助システム。 - 前記経過時間検出部が、
前記比色反応領域毎に、前記被検溶液が滴下された時点からの経過時間を計時し、前記比色反応領域の前記反応時間が経過したか否かの検出を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の呈色反応観察補助システム。 - 前記観察反応領域指示部が、
前記呈色反応領域における前記反応時間が経過した前記比色反応領域を指示する画像を表示することで、当該比色反応領域の観察を促す
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の呈色反応観察補助システム。 - 参照反応色パタン提示部が、
前記観察反応領域指示部が前記比色反応領域の観察を促した際、前記検査項目の各々前記比色反応領域の前記参照反応色パタンが記載されている呈色反応標本において、観察を促された前記比色反応領域に対応する前記参照反応色パタンを指示する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の呈色反応観察補助システム。 - 前記分析キットが、前記被検出対象物質の呈色反応により前記被検出対象物質の検出を行う媒体として、少なくともpH(ピーエッチ)試験紙、尿検査紙、酸化度測定紙の簡易検査紙が用いられていること
を特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の呈色反応観察補助システム。 - 分析キットの呈色反応領域に形成された検査項目毎の比色反応領域において、当該呈色反応領域に滴下された被検溶液に含まれる被検出対象物質による呈色反応の観察を補助する呈色反応観察補助方法であり、
観察対象面検出部が、撮像装置から供給される撮像画像に、前記比色反応領域の各々を含む観察対象面が含まれているか否かを判定する観察対象面検出過程と、
観察位置特定部が、前記観察対象面における前記比色反応領域の各々の位置を特定するための観察位置特定過程と、
滴下検出部が、前記比色反応領域の各々に対して前記被検溶液の滴下が行われたことを検出する滴下検出過程と、
経過時間検出部が、前記滴下が行われた時点から、前記比色反応領域毎に予め設定された反応時間が経過したか否かを検出する経過時間検出過程と、
観察反応領域指示部が、前記反応時間が経過した前記比色反応領域に対するマークを表示部の画像に提示することで観察を促す観察反応領域指示過程と、
参照反応色パタン提示部が、前記反応時間が経過した前記比色反応領域の呈色反応色を判定するための参照反応色パタンのうち前記反応時間が経過した時刻において、その反応時間に対応する検査項目の参照比色パタンに対するマークを前記表示部の画像に提示する参照反応色パタン提示過程と
を含むことを特徴とする呈色反応観察補助方法。 - 分析キットの呈色反応領域に形成された検査項目毎の比色反応領域において、当該呈色反応領域に滴下された被検溶液に含まれる被検出対象物質による呈色反応の観察を補助する呈色反応観察補助システムの機能をコンピュータに実行させるプログラムであり、
前記コンピュータを、
撮像装置から供給される撮像画像に、前記比色反応領域の各々を含む観察対象面が含まれているか否かを判定する観察対象面検出手段、
前記観察対象面における前記比色反応領域の各々の位置を特定するための観察位置特定手段、
前記比色反応領域の各々に対して前記被検溶液の滴下が行われたことを検出する滴下検出手段、
前記滴下が行われた時点から、前記比色反応領域毎に予め設定された反応時間が経過したか否かを検出する経過時間検出手段、
前記反応時間が経過した前記比色反応領域に対するマークを表示部の画像に提示することで観察を促す観察反応領域指示手段、
前記反応時間が経過した前記比色反応領域の呈色反応色を判定するための参照反応色パタンのうち前記反応時間が経過した時刻において、その反応時間に対応する検査項目の参照比色パタンに対するマークを前記表示部の画像に提示する参照反応色パタン提示手段
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