血液検査装置
【課題】凝集物を考慮した上で、血液の特性を表す指標を求められるようにする。
【解決手段】血液検査装置１は、流路部２５を通過する血液を撮影するＴＶカメラ３と、コンピューター７と、を備える。コンピューター７は、ＴＶカメラ３によって撮影された画像の中の所定の解析領域Ａの総面積Ｓ_allを算出し、解析領域Ａの中の赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出し、解析領域Ａの中の凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出し、総面積Ｓ_redを総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggとの差で除して得られる指標αを算出する。
【解決手段】血液検査装置１は、流路部２５を通過する血液を撮影するＴＶカメラ３と、コンピューター７と、を備える。コンピューター７は、ＴＶカメラ３によって撮影された画像の中の所定の解析領域Ａの総面積Ｓ_allを算出し、解析領域Ａの中の赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出し、解析領域Ａの中の凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出し、総面積Ｓ_redを総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggとの差で除して得られる指標αを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康に対する関心の高まりとともに、健康のバロメータとして血液の特性（流動性、酸素運搬能及び凝集性等）が注目されるようになっている。この血液の特性は、血球速度或いは血球数といった指標を求めることで定量化される。血液の特性を表す指標として、ヘマトクリット値がある。ヘマトクリット値は、血液中に占める血球の容積の割合を示す数値であって、貧血検査などに利用される。ヘマトクリット値の測定方法として、ミクロヘマトクリット法が一般に用いられる。ミクロヘマトクリット法は、ガラス製の毛細管に血液を入れて、血液の赤色部分（血球成分）と透明な部分を遠心分離した後、毛細管内における赤色部分の長さを測定する方法である。この赤色部分には白血球も含まれているが、白血球の数が赤血球の数よりも少ないため、赤色部分の容積を赤血球の容積として測定している。
【０００３】
一方、遠心分離法を用いず、血液を微細流路に流した状態で血流を撮影し、その撮影画像を解析することで血球種の判別をすることも知られている。例えば、特許文献１に記載されているように、赤血球の色相範囲を算出し、撮影画像の色相を識別することで赤血球を判別する方法が知られている。また、特許文献２に記載されているように、撮影画像の中から血球滞留部（赤血球、白血球及び血小板が滞留した領域）のエッジを抽出し、そのエッジに囲まれた領域の総面積を求めることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／０９２７２７
【特許文献２】特開２００９−２７６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載された方法では、凝集物が考慮されていない。凝集物は血小板等が粘着することによってできたものであり、凝集物の量については個人差があることから、凝集物が多い血液サンプルの場合、画像中の所定の解析領域全体に占める凝集物の割合が大きくなる。そのため、本来解析領域内に流入するはずであった赤血球が凝集物によって邪魔されて、解析領域内に流入することができず、真の赤血球数・赤血球量よりも少ない赤血球量・赤血球数を測定することになる。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、凝集物を考慮した上で、血液の特性を表す指標を求められるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜３に記載の発明によれば、血液中の凝集物を考慮した指標を求めることができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、求められた指標から、血液中の流動成分と赤血球の割合を知ることができ、求められた指標を貧血検査等に正確に利用することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、求められた指標から、血液の凝集のし易さや凝集物の割合や血液の流動のしにくさを知ることができる
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、求められた指標から、血液の凝集のし易さと流れやすさのバランスを知ることができる。また、血液の酸素運搬能を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】血液検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】マイクロゲートアレイの断面図である。
【図３】マイクロゲートアレイの流路部の平面図である。
【図４】IV−IV断面図である。
【図５】血液特性の指標を求める際のフローチャートである。
【図６】赤血球の像の総面積を算出する処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】凝集物の像の総面積を算出する処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】撮影された画像の一例である。
【図９】撮影された画像の中の解析領域の一例である。
【図１０】解析領域の中の赤血球を識別できるように表示した画像である。
【図１１】解析領域の中の凝集物を識別できるように表示した画像である。
【図１２】凝集物を考慮して画像解析により求めた指標と、ミクロヘマトクリット法によって求められたヘマトクリット値との関係を示したグラフである。
【図１３】凝集物を考慮せずに画像解析により求めた指標と、ミクロヘマトクリット法によって求められたヘマトクリット値との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る血液検査装置１の全体構成を示すブロック図である。この図に示すように、血液検査装置１は、血液を供給槽１０からマイクロゲートアレイ２に通して排出槽１１へ導き、その過程で取得される情報から血液の特性の指標を求めるものである。
【００１７】
血液検査装置１は、マイクロゲートアレイ（マイクロチャネルアレイ）２、ＴＶカメラ３、コンピューター７、ディスプレイ８、供給槽１０、排出槽１１及び複数の溶液びん１３，…等を備える。溶液びん１３，…には、生理食塩水や生理活性物質などの液体が貯留されている。供給槽１０には、血液が貯留されている。排出槽１１には、後述の流体制御機器２０によって排出された血液が貯留される。
【００１８】
血液検査装置１は、流体制御機器２０を備える。流体制御機器２０は、供給槽１０に貯留された血液を所定の圧力でマイクロゲートアレイ２に流し込み、マイクロゲートアレイ２に供給された血液を排出槽１１に排出する。具体的には、流体制御機器２０は、供給槽１０に貯留された血液と溶液びん１３，…に貯留された液体を混合して、マイクロゲートアレイ２に供給する。
【００１９】
流体制御機器２０は、差圧制御部９、バルブ１０ａ、ミクサー１２、加圧ポンプ１５、減圧ポンプ１６及び圧力センサＥ１，Ｅ２等を有する。
【００２０】
ミクサー１２は、加圧ポンプ１５と溶液びん１３，…の間に設けられている。ミクサー１２が溶液びん１３，…から加圧ポンプ１５までの流路を選択的に開閉することによって、溶液びん１３，…の液体が加圧ポンプ１５に送液されるようになる。
【００２１】
加圧ポンプ１５は、ミクサー１２とマイクロゲートアレイ２の間に設けられている。加圧ポンプ１５は、溶液びん１３，…のうちミクサー１２によって選択されたものから液体を吸引して、吸引した液体をマイクロゲートアレイ２に加圧してマイクロゲートアレイ２に送り出す。溶液びん１３，…のうち２以上のものが選択された場合には、選択された溶液びん１３，…の液体が混合されて、マイクロゲートアレイ２に供給される。
【００２２】
バルブ１０ａが、加圧ポンプ１５とマイクロゲートアレイ２の間の流路に設けられているとともに、供給槽１０の出口に設けられている。バルブ１０ａが供給槽１０の出口を開くことによって、供給槽１０内の血液が供給槽１０から流れ出て、供給槽１０から流れ出た血液が、加圧ポンプ１５からマイクロゲートアレイ２に流れる液体に混合される。
【００２３】
減圧ポンプ１６は、マイクロゲートアレイ２と排出槽１１の間に設けられている。減圧ポンプ１６は、液体と混合した血液をマイクロゲートアレイ２から吸引して、排出槽１１に排出する。これにより、マイクロゲートアレイ２内の血液が減圧される。
【００２４】
圧力センサＥ１は、マイクロゲートアレイ２の上流側に設けられている。具体的には、圧力センサＥ１は、バルブ１０ａとマイクロゲートアレイ２の間に設けられている。圧力センサＥ１は、マイクロゲートアレイ２の上流側の圧力Ｐ１を検出し、その検出圧力Ｐ１を差圧制御部９に出力する。
【００２５】
圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２の下流側に設けられている。具体的には、圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２と減圧ポンプ１６の間に設けられている。圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２の下流側の圧力Ｐ２を検出し、その検出圧力Ｐ２を差圧制御部９に出力する。
【００２６】
差圧制御部９は、加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６を制御する。加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６が差圧制御部９によって制御されることによって、マイクロゲートアレイ２の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧が調整され、マイクロゲートアレイ２に供給される血液の流量が所定量に調整される。具体的には、差圧制御部９は、圧力センサＥ１，Ｅ２から検出圧力Ｐ１，Ｐ２をフィードバックして、検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６をフィードバック制御することによってマイクロゲートアレイ２の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧を所定値に調整する。なお、差圧制御部９がコンピューター７に組み込まれていてもよい。
【００２７】
シーケンス制御部１７は、ミクサー１２、差圧制御部９及びバルブ１０ａの統合制御をする。例えば、シーケンス制御部１７は、ミクサー１２、差圧制御部９及びバルブ１０ａの順序制御を行う。なお、シーケンス制御部１７がコンピューター７に組み込まれてもよい。
【００２８】
図１に示された流体制御機器２０の構成は一例であり、流体制御機器２０が供給槽１０内の血液をマイクロゲートアレイ２に供給することによって、供給槽１０からマイクロゲートアレイ２を経由して排出槽１１までの血液の流れを発生させるのであれば、流体制御機器２０の構成は図１に示すものに限らない。例えば、減圧ポンプ１６を省略し、供給槽１０内の血液が加圧ポンプ１５及びバルブ１０ａによってマイクロゲートアレイ２に供給されるものとしてもよい。また、加圧ポンプ１５を省略し、供給槽１０内の血液が減圧ポンプ１６及びバルブ１０ａによってマイクロゲートアレイ２に供給されるものとしてもよい。また、供給槽１０に貯留された血液が生理食塩水や生理活性物質等の液体と混合されていれば、ミクサー１２、溶液びん１３及び加圧ポンプ１５を省略し（必要に応じて減圧ポンプ１６を省略してもよい）、バルブ１０ａの代わりに供給ポンプを設置し、供給槽１０に貯留された血液がその供給ポンプによってマイクロゲートアレイ２に供給されてもよい。
【００２９】
マイクロゲートアレイ２は、供給槽１０から供給された血液を流通させる複数のゲート２５ａ，…（図３参照）を有する。以下、図２を参照して、マイクロゲートアレイ２について具体的に説明する。図２は、マイクロゲートアレイ２の断面図である。
【００３０】
図２に示すように、マイクロゲートアレイ２は、ベース板２１、シリコン単結晶基板２２，２２、外枠２３及びガラス平板２４等を有する。
ベース板２１は、略平板状に形成されているとともに、導入流路２１ａ及び排出流路２１ｂを有する。導入流路２１ａ及び排出流路２１ｂはベース板２１の内部に形成されている。導入流路２１ａの一端がベース板２１の周側面において開口し、導入流路２１ａの他端がベース板２１の上面中央部で開口し、導入流路２１ａがベース板２１の周側面からベース板２１の上面中央部まで連通する。導入流路２１ａの一端がチューブを介してバルブ１０ａに連通している。排出流路２１ｂの一端がベース板２１の上面の縁近傍において開口し、排出流路２１ｂの他端がベース板２１の周側面において開口し、排出流路２１ｂがベース板２１の上面の縁近傍からベース板２１の周側面で連通している。排出流路２１ｂの他端がチューブを介して減圧ポンプ１６に連通している。
【００３１】
シリコン単結晶基板２２，２２は、互いに離れてベース板２１の上面に並設されている。この２つのシリコン単結晶基板２２，２２の間の隙間２２ｃには、ベース板２１の導入流路２１ａの他端が開口している。また、シリコン単結晶基板２２，２２の上面には、隆起部２２ａが凸設されている。隆起部２２ａは、シリコン単結晶基板２２，２２の並設方向（Ｙ方向）及びシリコン単結晶基板２２，２２の厚み方向（上下方向：Ｚ方向）に対して垂直な方向（図２中のＸ方向：図２の紙面に垂直な方向）に延在している。
【００３２】
外枠２３は、シリコン単結晶基板２２，２２の周囲を囲うように枠状に形作られている。外枠２３は、ベース板２１の上面の縁部分に固定されている。外枠２３とシリコン単結晶基板２２，２２とが離れており、外枠２３とシリコン単結晶基板２２，２２の間には隙間２２ｄが設けられ、隙間２２ｄにベース板２１の排出流路２１ｂの一端が開口している。
【００３３】
ガラス平板２４は、平板状に形成されている。ガラス平板２４が外枠２３を塞ぐようにして外枠２３の上面に固定され、ガラス平板２４とベース板２１が外枠２３により間隔を空けて対向している。また、ガラス平板２４の下面と隆起部２２ａの上面との間には、微細な流路群の流路部２５が形成されている。
【００３４】
図３は、流路部２５を上から見た平面図であり、図４は、図３に示されたIV−IVに沿った面を矢印方向に見て示した断面図である。図３及び図４に示すように、整流素子である複数の六矩形状の土手部２２ｂ，…が隆起部２２ａの上面に凸設され、これら土手部２２ｂ，…が隆起部２２ａの幅方向（Ｙ方向）中央部において所定の間隔を空けてＸ方向に並列されている。隆起部２２ａの上面はガラス平板２４から離れており、土手部２２ｂ，…がガラス平板２４に当接している。これにより、隆起部２２ａの上面の上に流路部２５が形成されている。流路部２５は、土手部２２ｂ，…の間に形成されているとともに並列された複数のゲート２５ａ，…と、ゲート２５ａ，…よりも隙間２２ｃ側（図３中の上側）に形成された空間である上流テラス２５ｂと、ゲート２５ａ，…よりも隙間２２ｃの反対側（図３中の上側）に形成された空間である下流テラス２５ｃとから構成されている。本実施形態においては、ゲート２５ａの幅ｔは、赤血球の血球径（約８μｍ）よりも狭く形成されている。また、特に限定はされないが、上流テラス２５ｂ、ゲート２５ａ、下流テラス２５ｃにおける隆起部２２ａ幅方向（図中のＹ方向）の各長さｌａ，ｌｂ，ｌｃは、いずれも約３０μｍに形成されている。
【００３５】
以上の構成を具備するマイクロゲートアレイ２においては、供給槽１０から導入流路２１ａを通じて導入された血液は、流路部２５を通過した後、排出流路２１ｂを通じて排出槽１１へ排出されることとなる。より詳細には、流路部２５を流れる血液中の血球、例えば赤血球は、まず上流テラス２５ｂを通過した後、ゲート２５ａを変形しながら通過し、最後に下流テラス２５ｃを通過することとなる。
【００３６】
図１に示すように、撮影手段としてのＴＶカメラ３は、マイクロゲートアレイ２内の血液の流れを撮影する。このＴＶカメラ３は、マイクロゲートアレイ２におけるガラス平板２４に対向して設置され、流路部２５を流れている血液をガラス平板２４超しに撮影する。ＴＶカメラ３によって得られた血液画像は、コンピューター７に出力されるとともに、ディスプレイ８に表示されるようになっている。ＴＶカメラ３は、例えばデジタルＣＣＤカメラであり、動画が撮影可能なカメラである。より具体的には、ＴＶカメラ３は、血液の流れを撮影するのに十分な解像度を有した高速カメラである。ＴＶカメラ３が高速カメラであれば、血流が速くても、撮影画像中の血球形状を認識することができる。なお、ＴＶカメラ３が静止画を撮影するカメラであってもよく、その場合、撮影時の露出時間を短くし、シャッタースピードを速くするか、暗所で短時間の閃光で撮影する。また、ＴＶカメラ３が単位時間当たりのフレーム数の少ない低速動画カメラである場合には、血流を遅くする。
【００３７】
コンピューター７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び記憶媒体（例えば、磁気記憶媒体、半導体記憶媒体等）等を有し、ＲＯＭ又は記憶媒体に記録されたプログラム７ａに従って演算処理を行う。具体的には、コンピューター７は、プログラム７ａに従って、ＴＶカメラ３から出力された血液画像を解析して血液特性を求める。
ディスプレイ８は、ＴＶカメラ３から出力された血液画像や、コンピューター７によって求められた血液特性等を表示する。
【００３８】
続いて、血液検査装置１の動作について、図５を参照して説明する。
図５は、血液の特性の指標を求める際の血液検査装置１の動作順序を表したフローチャートである。
【００３９】
この図に示すように、血液が流体制御機器２０によってマイクロゲートアレイ２へ流される（ステップＳ１）。具体的には、最初に、供給槽１０へ計測対象の血液を注ぐとともに、必要に応じて溶液びん１３へ生理食塩水等を加える。そして、シーケンス制御部１７が差圧制御部９を制御することによって、差圧制御部９が加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６を動作させるととともに、圧力センサＥ１，Ｅ２の検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６をフィードバック制御する。これによりマイクロゲートアレイ２に所定の差圧が加えられる。また、シーケンス制御部１７がミクサー１２及びバルブ１０ａを動作させると、供給槽１０の血液がマイクロゲートアレイ２に加えられる差圧によってマイクロゲートアレイ２へ流れる。
【００４０】
血液がマイクロゲートアレイ２に供給されて、血液が流路部２５を通過している時に、ＴＶカメラ３が流路部２５における血液を撮影する（ステップＳ２）。ＴＶカメラ３は撮影した血液画像をコンピューター７に出力し、コンピューター７はその血液画像を入力するとともに、その血液画像をディスプレイ８に表示させる。図８は、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の一例を示したものである。なお、撮影タイミングは、血液が流路部２５に流れ込んだ後であれば、どのようなタイミングでもよい。また、流路部２５において血流が発生した後に血流が流体制御機器２０によって止められた状態で、ＴＶカメラ３が流路部２５における血液を撮影してもよい。
【００４１】
次に、図５に示すように、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から所定の解析領域Ａを抽出する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ２において動画が撮影された場合には、コンピューター７は動画中の所定のフレームの中から解析領域Ａを抽出し、ステップＳ２において静止画が撮影された場合には、その静止画から解析領域Ａを抽出する。解析領域Ａの位置は、ゲート２５ａ，…の像よりも上流側でもよいし、ゲート２５ａ，…の像よりも下流側でもよい。図９は、抽出された解析領域Ａ内の像を示したものである。なお、ＴＶカメラ３による撮影範囲が解析領域Ａである場合、ステップＳ３における抽出処理を省略する。その場合、解析領域ＡはＴＶカメラ３によって撮影された画像の全体となる。
【００４２】
次に、図５に示すように、コンピューター７が、抽出した解析領域Ａの総面積Ｓ_allを算出する（ステップＳ４）。具体的には、コンピューター７が解析領域Ａ内の画素数を計数し、数えられた画素数が解析領域Ａの総面積Ｓ_allを表す。
【００４３】
次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの中に含まれる赤血球の像を認識し、解析領域Ａの中の赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出する（ステップＳ５）。図１０は、抽出された解析領域Ａ内の像のうち赤血球の像を黒く塗りつぶしたものである。
【００４４】
具体的には、コンピューター７は、図６に示すような処理を行うことによって、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出する。まず、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から所定の解析領域Ａを抽出する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１の処理で抽出した解析領域Ａの像と、ステップＳ３の処理で抽出した解析領域の像は同じである。次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａを所定の閾値で二値化する（ステップＳ５２）。所定の閾値は、赤血球の像の階調値と、赤血球以外の血球種の像の階調値とを仕切るものである。赤血球は、凝集物（血小板が凝集したもの）や白血球よりも輝度が低いから、解析領域Ａの二値化処理によって解析領域Ａ内の赤血球の像が黒色の階調値（ゼロ）になり、赤血球以外の部分が白色の階調値（１）になる。二値化処理後、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの中から、階調値が所定の閾値以下となる画素の数を計数する（ステップＳ５３）。つまり、コンピューター７は、ステップＳ５２の処理で二値化した像のうち黒の階調値（ゼロ）の画素の数を計数する。数えられた画素数は、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを表す。なお、コンピューター７は、解析領域Ａの中から、階調値が赤血球の色相範囲（赤色の色相範囲）に収まる画素の数を数えることによって、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出してもよい。
【００４５】
図５に示すように、コンピューター７は、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redの算出後、抽出した解析領域Ａ内に含まれる凝集物の像を認識し、解析領域Ａの中の凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出する（ステップＳ６）。図１１は、抽出された解析領域Ａ内の像のうち凝集物の像を黒く塗りつぶしたものである。
【００４６】
具体的には、コンピューター７は、図７に示すような処理を行うことによって、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出する。まず、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から解析領域Ａを抽出する（ステップＳ６１）。ステップＳ６１の処理で抽出した解析領域Ａの像と、ステップＳ３の処理で抽出した解析領域の像は同じである。次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの像に対し、垂直方向のＳｏｂｅｌフィルター及び水平方向のＳｏｂｅｌフィルターをかけることで、解析領域Ａ内に含まれる血球像（赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像）を含む血球滞留部のエッジを抽出する（ステップＳ６２）。そして、コンピューター７は、解析領域Ａの像をグレースケール化するとともに、所定の閾値で二値化する（ステップＳ６３）。二値化処理によって、解析領域Ａの中の血球滞留部が白色の階調値（１）になり、血球滞留部以外が黒色の階調値（ゼロ）になる。次に、コンピューター７は、二値化した解析領域Ａの像をモルフォロジー処理によって膨張伸縮処理し、解析領域Ａの中の白色部分の隙間を白色に塗り潰す（ステップＳ６４）。そして、ここまで残った白色部分が血球滞留部としてコンピューター７によって認識される。
【００４７】
次に、コンピューター７は、白色となった血球滞留部を赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像に判別する（ステップＳ６５）。具体的には、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血液滞留部に相当する部分の中から、階調値が所定の閾値以下となる像（又は階調値が赤色の色相範囲なる像）を赤血球の像として判別する。赤血球は凝集物や白血球よりも輝度が低いためである。また、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血球滞留部に相当する部分の中から階調値が所定の閾値以上である像であるとともにステップＳ６２で認識したエッジの単位面積当たりの画素数が所定数よりも少ない像を、白血球の像として判別する。白血球は、赤血球よりも輝度が高く、血小板及び赤血球よりも大きいためである。また、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血球滞留部に相当する部分の中から階調値が所定の閾値以上である像でるとともにステップＳ６２で認識したエッジの単位面積当たりの画素数が所定数よりも多い像を、凝集物の像として判別する。凝集物を構成する血小板は、赤血球よりも輝度が高く、白血球及び赤血球よりも小さいためである。
【００４８】
次に、コンピューター７は、判別した凝集物の像の画素数を計数する（ステップＳ６６）。数えられた画素数は、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを表す。
【００４９】
なお、解析領域Ａの像の中から赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像を判別する方法は、例えば特開平１０−４８１２０号公報、特開平１０−９０１６３号公報及び特開平１０−２７５２３０号公報などに記載された方法であってもよい。
【００５０】
図５に示すように、コンピューター７は、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggの算出後、血液の特性の指標を算出する（ステップＳ７）。具体的には、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_redを、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggの差で除して得られた指標αを算出する。指標αは、解析領域Ａから凝集物を排除した領域のうち、赤血球が占める面積の割合を表す。凝集物の有無や量に影響されることなく、流動成分に対する赤血球の割合を指標αとして算出することができる。なお、コンピューター７は、指標αの逆数、つまり、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggの差を総面積Ｓ_redで除して得られた指標１／αを算出してもよい。
【００５１】
【数１】
【００５２】
また、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_aggを、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_redの差で除して得られた指標βを算出する。指標βは、解析領域Ａから赤血球を排除した領域のうち、凝集物が占める面積の割合を表す。指標βから、血液の凝集のし易さや凝集物の割合や血液の流動のしにくさを知ることができる。なお、コンピューター７は、指標βの逆数、つまり、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_redの差を総面積Ｓ_aggで除して得られた指標１／βを算出してもよい。
【００５３】
【数２】
【００５４】
また、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_aggを総面積Ｓ_redで除して得られた指標γを算出する。指標γは、凝集物と赤血球の比率を表す。指標γから、血液の凝集のし易さと流れやすさのバランスを知ることができる。また、指標γから、血液の酸素運搬能を知ることができる。なお、コンピューター７は、指標γの逆数、つまり、総面積Ｓ_redを総面積Ｓ_aggで除して得られた指標１／γを算出してもよい。
【００５５】
【数３】
【００５６】
ステップＳ７では、コンピューター７が、指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γのうち少なくとも一つを算出する。勿論、これらの全てを算出してもよい。
【００５７】
次に、コンピューター７は、算出した指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γをディスプレイ８に表示させるとともに、算出した指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γを記憶媒体に記憶する。そして、血液検査装置１の１回の検査動作が終了する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、指標α，β，γやそれらの逆数は、総面積Ｓ_agg等から求められたものである。従って、凝集物を考慮した血液特性の指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γを求めることが出来る。また、指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γが凝集物を考慮したものであるから、撮影タイミングにとらわれずにステップＳ２の撮影を行うことができる。
【実施例１】
【００５９】
幾つかの血液について、上述の実施形態に記載された血液検査装置１を用いて指標αを算出するとともに、ヘマトクリット遠心器を用いたミクロヘマトクリット法によってヘマトクリット値を測定した。そして、図１２に示すように、測定したヘマトクリット値を縦軸とし、算出した指標αを横軸として、グラフにプロットをした。そして、Ｒ二乗平均法によって相関係数Ｒを求めたら、相関係数Ｒの値が０．８８となった。従って、相関係数Ｒの値が１に近いから、ヘマトクリット値と指標αの相関性が高いことがわかった。
【００６０】
一方、同じ血液について、血液検査装置１によって算出された総面積Ｓ_redを総面積_allで除した。そして、図１３に示すように、測定したヘマトクリット値を縦軸とし、Ｓ_red／Ｓ_allを横軸として、グラフにプロットした。そして、Ｒ二乗平均法によって相関係数Ｒを求めたら、相関係数Ｒの値が０．３７となった。相関計数が１に近くないから、ヘマトクリット値とＳ_red／Ｓ_allの相関性が低いことがわかった。
【符号の説明】
【００６１】
１ 血液検査装置
２ マイクロゲートアレイ
３ ＴＶカメラ（撮影手段）
７ コンピューター（解析領域面積算出手段、赤血球像面積算出手段、凝集物像面積算出手段）
２５ 流路部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康に対する関心の高まりとともに、健康のバロメータとして血液の特性（流動性、酸素運搬能及び凝集性等）が注目されるようになっている。この血液の特性は、血球速度或いは血球数といった指標を求めることで定量化される。血液の特性を表す指標として、ヘマトクリット値がある。ヘマトクリット値は、血液中に占める血球の容積の割合を示す数値であって、貧血検査などに利用される。ヘマトクリット値の測定方法として、ミクロヘマトクリット法が一般に用いられる。ミクロヘマトクリット法は、ガラス製の毛細管に血液を入れて、血液の赤色部分（血球成分）と透明な部分を遠心分離した後、毛細管内における赤色部分の長さを測定する方法である。この赤色部分には白血球も含まれているが、白血球の数が赤血球の数よりも少ないため、赤色部分の容積を赤血球の容積として測定している。
【０００３】
一方、遠心分離法を用いず、血液を微細流路に流した状態で血流を撮影し、その撮影画像を解析することで血球種の判別をすることも知られている。例えば、特許文献１に記載されているように、赤血球の色相範囲を算出し、撮影画像の色相を識別することで赤血球を判別する方法が知られている。また、特許文献２に記載されているように、撮影画像の中から血球滞留部（赤血球、白血球及び血小板が滞留した領域）のエッジを抽出し、そのエッジに囲まれた領域の総面積を求めることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／０９２７２７
【特許文献２】特開２００９−２７６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載された方法では、凝集物が考慮されていない。凝集物は血小板等が粘着することによってできたものであり、凝集物の量については個人差があることから、凝集物が多い血液サンプルの場合、画像中の所定の解析領域全体に占める凝集物の割合が大きくなる。そのため、本来解析領域内に流入するはずであった赤血球が凝集物によって邪魔されて、解析領域内に流入することができず、真の赤血球数・赤血球量よりも少ない赤血球量・赤血球数を測定することになる。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、凝集物を考慮した上で、血液の特性を表す指標を求められるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜３に記載の発明によれば、血液中の凝集物を考慮した指標を求めることができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、求められた指標から、血液中の流動成分と赤血球の割合を知ることができ、求められた指標を貧血検査等に正確に利用することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、求められた指標から、血液の凝集のし易さや凝集物の割合や血液の流動のしにくさを知ることができる
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、求められた指標から、血液の凝集のし易さと流れやすさのバランスを知ることができる。また、血液の酸素運搬能を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】血液検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】マイクロゲートアレイの断面図である。
【図３】マイクロゲートアレイの流路部の平面図である。
【図４】IV−IV断面図である。
【図５】血液特性の指標を求める際のフローチャートである。
【図６】赤血球の像の総面積を算出する処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】凝集物の像の総面積を算出する処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】撮影された画像の一例である。
【図９】撮影された画像の中の解析領域の一例である。
【図１０】解析領域の中の赤血球を識別できるように表示した画像である。
【図１１】解析領域の中の凝集物を識別できるように表示した画像である。
【図１２】凝集物を考慮して画像解析により求めた指標と、ミクロヘマトクリット法によって求められたヘマトクリット値との関係を示したグラフである。
【図１３】凝集物を考慮せずに画像解析により求めた指標と、ミクロヘマトクリット法によって求められたヘマトクリット値との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る血液検査装置１の全体構成を示すブロック図である。この図に示すように、血液検査装置１は、血液を供給槽１０からマイクロゲートアレイ２に通して排出槽１１へ導き、その過程で取得される情報から血液の特性の指標を求めるものである。
【００１７】
血液検査装置１は、マイクロゲートアレイ（マイクロチャネルアレイ）２、ＴＶカメラ３、コンピューター７、ディスプレイ８、供給槽１０、排出槽１１及び複数の溶液びん１３，…等を備える。溶液びん１３，…には、生理食塩水や生理活性物質などの液体が貯留されている。供給槽１０には、血液が貯留されている。排出槽１１には、後述の流体制御機器２０によって排出された血液が貯留される。
【００１８】
血液検査装置１は、流体制御機器２０を備える。流体制御機器２０は、供給槽１０に貯留された血液を所定の圧力でマイクロゲートアレイ２に流し込み、マイクロゲートアレイ２に供給された血液を排出槽１１に排出する。具体的には、流体制御機器２０は、供給槽１０に貯留された血液と溶液びん１３，…に貯留された液体を混合して、マイクロゲートアレイ２に供給する。
【００１９】
流体制御機器２０は、差圧制御部９、バルブ１０ａ、ミクサー１２、加圧ポンプ１５、減圧ポンプ１６及び圧力センサＥ１，Ｅ２等を有する。
【００２０】
ミクサー１２は、加圧ポンプ１５と溶液びん１３，…の間に設けられている。ミクサー１２が溶液びん１３，…から加圧ポンプ１５までの流路を選択的に開閉することによって、溶液びん１３，…の液体が加圧ポンプ１５に送液されるようになる。
【００２１】
加圧ポンプ１５は、ミクサー１２とマイクロゲートアレイ２の間に設けられている。加圧ポンプ１５は、溶液びん１３，…のうちミクサー１２によって選択されたものから液体を吸引して、吸引した液体をマイクロゲートアレイ２に加圧してマイクロゲートアレイ２に送り出す。溶液びん１３，…のうち２以上のものが選択された場合には、選択された溶液びん１３，…の液体が混合されて、マイクロゲートアレイ２に供給される。
【００２２】
バルブ１０ａが、加圧ポンプ１５とマイクロゲートアレイ２の間の流路に設けられているとともに、供給槽１０の出口に設けられている。バルブ１０ａが供給槽１０の出口を開くことによって、供給槽１０内の血液が供給槽１０から流れ出て、供給槽１０から流れ出た血液が、加圧ポンプ１５からマイクロゲートアレイ２に流れる液体に混合される。
【００２３】
減圧ポンプ１６は、マイクロゲートアレイ２と排出槽１１の間に設けられている。減圧ポンプ１６は、液体と混合した血液をマイクロゲートアレイ２から吸引して、排出槽１１に排出する。これにより、マイクロゲートアレイ２内の血液が減圧される。
【００２４】
圧力センサＥ１は、マイクロゲートアレイ２の上流側に設けられている。具体的には、圧力センサＥ１は、バルブ１０ａとマイクロゲートアレイ２の間に設けられている。圧力センサＥ１は、マイクロゲートアレイ２の上流側の圧力Ｐ１を検出し、その検出圧力Ｐ１を差圧制御部９に出力する。
【００２５】
圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２の下流側に設けられている。具体的には、圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２と減圧ポンプ１６の間に設けられている。圧力センサＥ２は、マイクロゲートアレイ２の下流側の圧力Ｐ２を検出し、その検出圧力Ｐ２を差圧制御部９に出力する。
【００２６】
差圧制御部９は、加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６を制御する。加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６が差圧制御部９によって制御されることによって、マイクロゲートアレイ２の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧が調整され、マイクロゲートアレイ２に供給される血液の流量が所定量に調整される。具体的には、差圧制御部９は、圧力センサＥ１，Ｅ２から検出圧力Ｐ１，Ｐ２をフィードバックして、検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６をフィードバック制御することによってマイクロゲートアレイ２の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧を所定値に調整する。なお、差圧制御部９がコンピューター７に組み込まれていてもよい。
【００２７】
シーケンス制御部１７は、ミクサー１２、差圧制御部９及びバルブ１０ａの統合制御をする。例えば、シーケンス制御部１７は、ミクサー１２、差圧制御部９及びバルブ１０ａの順序制御を行う。なお、シーケンス制御部１７がコンピューター７に組み込まれてもよい。
【００２８】
図１に示された流体制御機器２０の構成は一例であり、流体制御機器２０が供給槽１０内の血液をマイクロゲートアレイ２に供給することによって、供給槽１０からマイクロゲートアレイ２を経由して排出槽１１までの血液の流れを発生させるのであれば、流体制御機器２０の構成は図１に示すものに限らない。例えば、減圧ポンプ１６を省略し、供給槽１０内の血液が加圧ポンプ１５及びバルブ１０ａによってマイクロゲートアレイ２に供給されるものとしてもよい。また、加圧ポンプ１５を省略し、供給槽１０内の血液が減圧ポンプ１６及びバルブ１０ａによってマイクロゲートアレイ２に供給されるものとしてもよい。また、供給槽１０に貯留された血液が生理食塩水や生理活性物質等の液体と混合されていれば、ミクサー１２、溶液びん１３及び加圧ポンプ１５を省略し（必要に応じて減圧ポンプ１６を省略してもよい）、バルブ１０ａの代わりに供給ポンプを設置し、供給槽１０に貯留された血液がその供給ポンプによってマイクロゲートアレイ２に供給されてもよい。
【００２９】
マイクロゲートアレイ２は、供給槽１０から供給された血液を流通させる複数のゲート２５ａ，…（図３参照）を有する。以下、図２を参照して、マイクロゲートアレイ２について具体的に説明する。図２は、マイクロゲートアレイ２の断面図である。
【００３０】
図２に示すように、マイクロゲートアレイ２は、ベース板２１、シリコン単結晶基板２２，２２、外枠２３及びガラス平板２４等を有する。
ベース板２１は、略平板状に形成されているとともに、導入流路２１ａ及び排出流路２１ｂを有する。導入流路２１ａ及び排出流路２１ｂはベース板２１の内部に形成されている。導入流路２１ａの一端がベース板２１の周側面において開口し、導入流路２１ａの他端がベース板２１の上面中央部で開口し、導入流路２１ａがベース板２１の周側面からベース板２１の上面中央部まで連通する。導入流路２１ａの一端がチューブを介してバルブ１０ａに連通している。排出流路２１ｂの一端がベース板２１の上面の縁近傍において開口し、排出流路２１ｂの他端がベース板２１の周側面において開口し、排出流路２１ｂがベース板２１の上面の縁近傍からベース板２１の周側面で連通している。排出流路２１ｂの他端がチューブを介して減圧ポンプ１６に連通している。
【００３１】
シリコン単結晶基板２２，２２は、互いに離れてベース板２１の上面に並設されている。この２つのシリコン単結晶基板２２，２２の間の隙間２２ｃには、ベース板２１の導入流路２１ａの他端が開口している。また、シリコン単結晶基板２２，２２の上面には、隆起部２２ａが凸設されている。隆起部２２ａは、シリコン単結晶基板２２，２２の並設方向（Ｙ方向）及びシリコン単結晶基板２２，２２の厚み方向（上下方向：Ｚ方向）に対して垂直な方向（図２中のＸ方向：図２の紙面に垂直な方向）に延在している。
【００３２】
外枠２３は、シリコン単結晶基板２２，２２の周囲を囲うように枠状に形作られている。外枠２３は、ベース板２１の上面の縁部分に固定されている。外枠２３とシリコン単結晶基板２２，２２とが離れており、外枠２３とシリコン単結晶基板２２，２２の間には隙間２２ｄが設けられ、隙間２２ｄにベース板２１の排出流路２１ｂの一端が開口している。
【００３３】
ガラス平板２４は、平板状に形成されている。ガラス平板２４が外枠２３を塞ぐようにして外枠２３の上面に固定され、ガラス平板２４とベース板２１が外枠２３により間隔を空けて対向している。また、ガラス平板２４の下面と隆起部２２ａの上面との間には、微細な流路群の流路部２５が形成されている。
【００３４】
図３は、流路部２５を上から見た平面図であり、図４は、図３に示されたIV−IVに沿った面を矢印方向に見て示した断面図である。図３及び図４に示すように、整流素子である複数の六矩形状の土手部２２ｂ，…が隆起部２２ａの上面に凸設され、これら土手部２２ｂ，…が隆起部２２ａの幅方向（Ｙ方向）中央部において所定の間隔を空けてＸ方向に並列されている。隆起部２２ａの上面はガラス平板２４から離れており、土手部２２ｂ，…がガラス平板２４に当接している。これにより、隆起部２２ａの上面の上に流路部２５が形成されている。流路部２５は、土手部２２ｂ，…の間に形成されているとともに並列された複数のゲート２５ａ，…と、ゲート２５ａ，…よりも隙間２２ｃ側（図３中の上側）に形成された空間である上流テラス２５ｂと、ゲート２５ａ，…よりも隙間２２ｃの反対側（図３中の上側）に形成された空間である下流テラス２５ｃとから構成されている。本実施形態においては、ゲート２５ａの幅ｔは、赤血球の血球径（約８μｍ）よりも狭く形成されている。また、特に限定はされないが、上流テラス２５ｂ、ゲート２５ａ、下流テラス２５ｃにおける隆起部２２ａ幅方向（図中のＹ方向）の各長さｌａ，ｌｂ，ｌｃは、いずれも約３０μｍに形成されている。
【００３５】
以上の構成を具備するマイクロゲートアレイ２においては、供給槽１０から導入流路２１ａを通じて導入された血液は、流路部２５を通過した後、排出流路２１ｂを通じて排出槽１１へ排出されることとなる。より詳細には、流路部２５を流れる血液中の血球、例えば赤血球は、まず上流テラス２５ｂを通過した後、ゲート２５ａを変形しながら通過し、最後に下流テラス２５ｃを通過することとなる。
【００３６】
図１に示すように、撮影手段としてのＴＶカメラ３は、マイクロゲートアレイ２内の血液の流れを撮影する。このＴＶカメラ３は、マイクロゲートアレイ２におけるガラス平板２４に対向して設置され、流路部２５を流れている血液をガラス平板２４超しに撮影する。ＴＶカメラ３によって得られた血液画像は、コンピューター７に出力されるとともに、ディスプレイ８に表示されるようになっている。ＴＶカメラ３は、例えばデジタルＣＣＤカメラであり、動画が撮影可能なカメラである。より具体的には、ＴＶカメラ３は、血液の流れを撮影するのに十分な解像度を有した高速カメラである。ＴＶカメラ３が高速カメラであれば、血流が速くても、撮影画像中の血球形状を認識することができる。なお、ＴＶカメラ３が静止画を撮影するカメラであってもよく、その場合、撮影時の露出時間を短くし、シャッタースピードを速くするか、暗所で短時間の閃光で撮影する。また、ＴＶカメラ３が単位時間当たりのフレーム数の少ない低速動画カメラである場合には、血流を遅くする。
【００３７】
コンピューター７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び記憶媒体（例えば、磁気記憶媒体、半導体記憶媒体等）等を有し、ＲＯＭ又は記憶媒体に記録されたプログラム７ａに従って演算処理を行う。具体的には、コンピューター７は、プログラム７ａに従って、ＴＶカメラ３から出力された血液画像を解析して血液特性を求める。
ディスプレイ８は、ＴＶカメラ３から出力された血液画像や、コンピューター７によって求められた血液特性等を表示する。
【００３８】
続いて、血液検査装置１の動作について、図５を参照して説明する。
図５は、血液の特性の指標を求める際の血液検査装置１の動作順序を表したフローチャートである。
【００３９】
この図に示すように、血液が流体制御機器２０によってマイクロゲートアレイ２へ流される（ステップＳ１）。具体的には、最初に、供給槽１０へ計測対象の血液を注ぐとともに、必要に応じて溶液びん１３へ生理食塩水等を加える。そして、シーケンス制御部１７が差圧制御部９を制御することによって、差圧制御部９が加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６を動作させるととともに、圧力センサＥ１，Ｅ２の検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６をフィードバック制御する。これによりマイクロゲートアレイ２に所定の差圧が加えられる。また、シーケンス制御部１７がミクサー１２及びバルブ１０ａを動作させると、供給槽１０の血液がマイクロゲートアレイ２に加えられる差圧によってマイクロゲートアレイ２へ流れる。
【００４０】
血液がマイクロゲートアレイ２に供給されて、血液が流路部２５を通過している時に、ＴＶカメラ３が流路部２５における血液を撮影する（ステップＳ２）。ＴＶカメラ３は撮影した血液画像をコンピューター７に出力し、コンピューター７はその血液画像を入力するとともに、その血液画像をディスプレイ８に表示させる。図８は、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の一例を示したものである。なお、撮影タイミングは、血液が流路部２５に流れ込んだ後であれば、どのようなタイミングでもよい。また、流路部２５において血流が発生した後に血流が流体制御機器２０によって止められた状態で、ＴＶカメラ３が流路部２５における血液を撮影してもよい。
【００４１】
次に、図５に示すように、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から所定の解析領域Ａを抽出する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ２において動画が撮影された場合には、コンピューター７は動画中の所定のフレームの中から解析領域Ａを抽出し、ステップＳ２において静止画が撮影された場合には、その静止画から解析領域Ａを抽出する。解析領域Ａの位置は、ゲート２５ａ，…の像よりも上流側でもよいし、ゲート２５ａ，…の像よりも下流側でもよい。図９は、抽出された解析領域Ａ内の像を示したものである。なお、ＴＶカメラ３による撮影範囲が解析領域Ａである場合、ステップＳ３における抽出処理を省略する。その場合、解析領域ＡはＴＶカメラ３によって撮影された画像の全体となる。
【００４２】
次に、図５に示すように、コンピューター７が、抽出した解析領域Ａの総面積Ｓ_allを算出する（ステップＳ４）。具体的には、コンピューター７が解析領域Ａ内の画素数を計数し、数えられた画素数が解析領域Ａの総面積Ｓ_allを表す。
【００４３】
次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの中に含まれる赤血球の像を認識し、解析領域Ａの中の赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出する（ステップＳ５）。図１０は、抽出された解析領域Ａ内の像のうち赤血球の像を黒く塗りつぶしたものである。
【００４４】
具体的には、コンピューター７は、図６に示すような処理を行うことによって、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出する。まず、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から所定の解析領域Ａを抽出する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１の処理で抽出した解析領域Ａの像と、ステップＳ３の処理で抽出した解析領域の像は同じである。次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａを所定の閾値で二値化する（ステップＳ５２）。所定の閾値は、赤血球の像の階調値と、赤血球以外の血球種の像の階調値とを仕切るものである。赤血球は、凝集物（血小板が凝集したもの）や白血球よりも輝度が低いから、解析領域Ａの二値化処理によって解析領域Ａ内の赤血球の像が黒色の階調値（ゼロ）になり、赤血球以外の部分が白色の階調値（１）になる。二値化処理後、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの中から、階調値が所定の閾値以下となる画素の数を計数する（ステップＳ５３）。つまり、コンピューター７は、ステップＳ５２の処理で二値化した像のうち黒の階調値（ゼロ）の画素の数を計数する。数えられた画素数は、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを表す。なお、コンピューター７は、解析領域Ａの中から、階調値が赤血球の色相範囲（赤色の色相範囲）に収まる画素の数を数えることによって、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redを算出してもよい。
【００４５】
図５に示すように、コンピューター７は、赤血球の像が占める総面積Ｓ_redの算出後、抽出した解析領域Ａ内に含まれる凝集物の像を認識し、解析領域Ａの中の凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出する（ステップＳ６）。図１１は、抽出された解析領域Ａ内の像のうち凝集物の像を黒く塗りつぶしたものである。
【００４６】
具体的には、コンピューター７は、図７に示すような処理を行うことによって、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを算出する。まず、コンピューター７が、ステップＳ２の処理で撮影された血液画像の中から解析領域Ａを抽出する（ステップＳ６１）。ステップＳ６１の処理で抽出した解析領域Ａの像と、ステップＳ３の処理で抽出した解析領域の像は同じである。次に、コンピューター７は、抽出した解析領域Ａの像に対し、垂直方向のＳｏｂｅｌフィルター及び水平方向のＳｏｂｅｌフィルターをかけることで、解析領域Ａ内に含まれる血球像（赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像）を含む血球滞留部のエッジを抽出する（ステップＳ６２）。そして、コンピューター７は、解析領域Ａの像をグレースケール化するとともに、所定の閾値で二値化する（ステップＳ６３）。二値化処理によって、解析領域Ａの中の血球滞留部が白色の階調値（１）になり、血球滞留部以外が黒色の階調値（ゼロ）になる。次に、コンピューター７は、二値化した解析領域Ａの像をモルフォロジー処理によって膨張伸縮処理し、解析領域Ａの中の白色部分の隙間を白色に塗り潰す（ステップＳ６４）。そして、ここまで残った白色部分が血球滞留部としてコンピューター７によって認識される。
【００４７】
次に、コンピューター７は、白色となった血球滞留部を赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像に判別する（ステップＳ６５）。具体的には、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血液滞留部に相当する部分の中から、階調値が所定の閾値以下となる像（又は階調値が赤色の色相範囲なる像）を赤血球の像として判別する。赤血球は凝集物や白血球よりも輝度が低いためである。また、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血球滞留部に相当する部分の中から階調値が所定の閾値以上である像であるとともにステップＳ６２で認識したエッジの単位面積当たりの画素数が所定数よりも少ない像を、白血球の像として判別する。白血球は、赤血球よりも輝度が高く、血小板及び赤血球よりも大きいためである。また、コンピューター７は、ステップＳ６１で抽出した解析領域Ａの中の血球滞留部に相当する部分の中から階調値が所定の閾値以上である像でるとともにステップＳ６２で認識したエッジの単位面積当たりの画素数が所定数よりも多い像を、凝集物の像として判別する。凝集物を構成する血小板は、赤血球よりも輝度が高く、白血球及び赤血球よりも小さいためである。
【００４８】
次に、コンピューター７は、判別した凝集物の像の画素数を計数する（ステップＳ６６）。数えられた画素数は、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggを表す。
【００４９】
なお、解析領域Ａの像の中から赤血球の像、白血球の像及び凝集物の像を判別する方法は、例えば特開平１０−４８１２０号公報、特開平１０−９０１６３号公報及び特開平１０−２７５２３０号公報などに記載された方法であってもよい。
【００５０】
図５に示すように、コンピューター７は、凝集物の像が占める総面積Ｓ_aggの算出後、血液の特性の指標を算出する（ステップＳ７）。具体的には、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_redを、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggの差で除して得られた指標αを算出する。指標αは、解析領域Ａから凝集物を排除した領域のうち、赤血球が占める面積の割合を表す。凝集物の有無や量に影響されることなく、流動成分に対する赤血球の割合を指標αとして算出することができる。なお、コンピューター７は、指標αの逆数、つまり、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_aggの差を総面積Ｓ_redで除して得られた指標１／αを算出してもよい。
【００５１】
【数１】
【００５２】
また、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_aggを、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_redの差で除して得られた指標βを算出する。指標βは、解析領域Ａから赤血球を排除した領域のうち、凝集物が占める面積の割合を表す。指標βから、血液の凝集のし易さや凝集物の割合や血液の流動のしにくさを知ることができる。なお、コンピューター７は、指標βの逆数、つまり、総面積Ｓ_allと総面積Ｓ_redの差を総面積Ｓ_aggで除して得られた指標１／βを算出してもよい。
【００５３】
【数２】
【００５４】
また、次式に示すように、コンピューター７は、総面積Ｓ_aggを総面積Ｓ_redで除して得られた指標γを算出する。指標γは、凝集物と赤血球の比率を表す。指標γから、血液の凝集のし易さと流れやすさのバランスを知ることができる。また、指標γから、血液の酸素運搬能を知ることができる。なお、コンピューター７は、指標γの逆数、つまり、総面積Ｓ_redを総面積Ｓ_aggで除して得られた指標１／γを算出してもよい。
【００５５】
【数３】
【００５６】
ステップＳ７では、コンピューター７が、指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γのうち少なくとも一つを算出する。勿論、これらの全てを算出してもよい。
【００５７】
次に、コンピューター７は、算出した指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γをディスプレイ８に表示させるとともに、算出した指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γを記憶媒体に記憶する。そして、血液検査装置１の１回の検査動作が終了する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、指標α，β，γやそれらの逆数は、総面積Ｓ_agg等から求められたものである。従って、凝集物を考慮した血液特性の指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γを求めることが出来る。また、指標α，β，γ，１／α，１／β，１／γが凝集物を考慮したものであるから、撮影タイミングにとらわれずにステップＳ２の撮影を行うことができる。
【実施例１】
【００５９】
幾つかの血液について、上述の実施形態に記載された血液検査装置１を用いて指標αを算出するとともに、ヘマトクリット遠心器を用いたミクロヘマトクリット法によってヘマトクリット値を測定した。そして、図１２に示すように、測定したヘマトクリット値を縦軸とし、算出した指標αを横軸として、グラフにプロットをした。そして、Ｒ二乗平均法によって相関係数Ｒを求めたら、相関係数Ｒの値が０．８８となった。従って、相関係数Ｒの値が１に近いから、ヘマトクリット値と指標αの相関性が高いことがわかった。
【００６０】
一方、同じ血液について、血液検査装置１によって算出された総面積Ｓ_redを総面積_allで除した。そして、図１３に示すように、測定したヘマトクリット値を縦軸とし、Ｓ_red／Ｓ_allを横軸として、グラフにプロットした。そして、Ｒ二乗平均法によって相関係数Ｒを求めたら、相関係数Ｒの値が０．３７となった。相関計数が１に近くないから、ヘマトクリット値とＳ_red／Ｓ_allの相関性が低いことがわかった。
【符号の説明】
【００６１】
１ 血液検査装置
２ マイクロゲートアレイ
３ ＴＶカメラ（撮影手段）
７ コンピューター（解析領域面積算出手段、赤血球像面積算出手段、凝集物像面積算出手段）
２５ 流路部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【請求項２】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【請求項３】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【請求項１】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【請求項２】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の総面積を算出する解析領域面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記解析領域面積算出手段によって算出された総面積と前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積との差で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【請求項３】
流路部を通過する血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像の中の所定の解析領域の中の赤血球の像が占める総面積を算出する赤血球像面積算出手段と、
前記所定の解析領域の中の凝集物の像が占める総面積を算出する凝集物像面積算出手段と、
前記凝集物像面積算出手段によって算出された総面積を、前記赤血球像面積算出手段によって算出された総面積で除して得られる指標又はその逆数を算出する指標算出手段と、を備えることを特徴とする血液検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４７２０５（Ｐ２０１２−２４７２０５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６７５２（Ｐ２０１１−１１６７５２）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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