CN102449480B - 变形能测量装置及变形能测量方法 - Google Patents

Abstract

测量不依存于血球容量值的可信性高的红血球的变形能。为此，演算处理部(70)算出流经宽度(t)比红血球(R)的血球径还要狭窄的通道(25a)的血液中的红血球(R)的速度(V)，作为血液的血球容量值(H)求该血液中红血球(R)所占的容积比例，并根据血球容量值(H)修正红血球(R)的速度(V)，由此算出红血球(R)的变形能(D)。

Description

变形能测量装置及变形能测量方法

技术领域

本发明涉及变形能测量装置以及变形能测量方法。

背景技术

近年来人们对健康越来越有所关心，同时，血液的流动性作为健康的晴雨表受到注目。该血液的流动性中，血液中血球的变形能(易变形度)和凝聚度、粘性等多个参量复合性起到作用。因此，为了更详细地评价血液的流动性，必须对上述各参量定量化，其中尤其希望确立为代表性参量的血球变形能的定量化方法。

因为越容易变形的血球流动越快，所以，上述血球的变形能可以用该血球的速度来定量化。作为测量血球速度的方法，有下述方法被提案：连续摄影血管，从得到的多张血流图像求各个血球的移动距离，从该移动距离和照相机的帧率值算出各个血球的速度(请参照例如专利文献1)。除此之外，还可以将测量血球之外的其他微细粒子速度的测量方法(例如请参照专利文献2或非专利文献1)应用于血球，求其速度。

但是，血液中的红血球具有依存于血液中的血球容量值而速度变化之特性。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-223761号公报

专利文献2：特开2002-148270号公报

非专利文献

非专利文献1：加贺昭和、井上义雄、山口克人，用于气流分布的图像测量的图样追迹算法，可视化情报学会杂志，Vol.14，No.53，1994，108-115

发明内容

发明欲解决的问题

但是，就此将用上述专利文献1、2及非专利文献1中记载的方法算出的红血球速度作为该红血球变形能的话，因为没有能够考虑血球容量值的影响，所以不能求得不依存于血球容量值的可信性高的变形能。

本发明鉴于上述问题，提供一种变形能测量装置以及变形能测量方法，其中，能够测量不依存于血球容量值的可信性高的红血球变形能。

用来解决问题的手段

为了解决上述问题，第1项中记载的发明，是一种变形能测量装置，其特征在于，备有：

速度算出手段，算出流经比红血球的血球径还要宽度狭窄之流路的血液中的红血球的速度；

血球容量测量手段，作为所述血液的血球容量值，求该血液中红血球所占的容积比例；

变形能算出手段，根据由所述血球容量测量手段求得的所述血球容量值，修正由所述速度算出手段算出的所述红血球的速度，由此算出所述红血球的变形能。

第2项中记载的发明，是第1项中记载的变形能测量装置，其特征在于，所述变形能算出手段算出满足以下式(1)或式(2)的所述红血球的变形能D：

D＝V/V₀                            …(1)

D＝V-V₀                            …(2)。

(其中，

V：由所述速度算出手段算出的所述红血球的速度

V₀：使具有由所述血球容量测量手段求得的所述血球容量值的基准血液流经所述流路时该基准血液中的红血球的速度)

第3项中记载的发明，是第1或2项中记载的变形能测量装置，其特征在于，所述速度算出手段以及所述血球容量测量手段通过相互共通的同一测量作业，算出或求所述红血球的速度以及所述血球容量值。

第4项中记载的发明，是第3项中记载的变形能测量装置，其特征在于，

备有摄影手段，摄影流经所述流路的血液，

所述速度算出手段用所述摄影手段摄影的血流图像追迹该血流图像中的红血球，算出该红血球的速度，

所述血球容量测量手段用算出所述红血球的速度时所采用的血流图像，根据浓度的不同，从该血流图像抽出含红血球的区域，求所述血球容量值。

第5项中记载的发明，是一种变形能测量方法，其特征在于，备有下述工序：

速度算出工序，算出流经比红血球的血球径还要宽度狭窄之流路的血液中的红血球的速度；

血球容量测量工序，作为所述血液的血球容量值，求该血液中红血球所占的容积比例；

变形能算出工序，根据在所述血球容量测量工序求得的所述血球容量值，修正在所述速度算出工序算出的所述红血球的速度，由此算出所述红血球的变形能。

第6项中记载的发明，是第5项中记载的变形能测量方法，其特征在于，在所述变形能算出工序中，算出满足以下式(1)或式(2)的所述红血球的变形能D：

D＝V/V₀                                …(1)

D＝V-V₀                                …(2)。

(其中，

V：在所述速度算出工序算出的所述红血球的速度

V₀：使具有在所述血球容量测量工序求得的所述血球容量值的基准血液流经所述流路时该基准血液中的红血球的速度)

第7项中记载的发明，是第5或6项中记载的变形能测量方法，其特征在于，所述速度算出工序以及所述血球容量测量工序是通过相互共通的同一测量作业，算出或求所述红血球的速度以及所述血球容量值。

第8项中记载的发明，是第7项中记载的变形能测量方法，其特征在于，

备有摄影工序，摄影流过所述流路的血液，

所述速度算出工序中，用在所述摄影工序摄影的血流图像追迹该血流图像中的红血球，算出该红血球的速度，

所述血球容量测量工序中，用算出所述红血球的速度时所采用的血流图像，根据浓度的不同，从该血流图像抽出含红血球的区域，求所述血球容量值。

发明的效果

根据本发明，在算出红血球变形能时，根据含该红血球的血液的血球容量值，修正该红血球的速度，所以，能够考虑血球容量值的影响算出红血球的变形能。因此，能够测量不依存于血球容量值的可信性高的红血球的变形能。

并且，在经过相互共通的同一作业算出红血球的速度、求得血球容量值时，能够防止算出速度的测量作业时抽出的血液和求血球容量值的测量作业时抽出的血液相互之间血球容量值不同。由于红血球在血液中并非均匀含有，所以，即使是同一血液，从中分别抽出时相互之间血球容量值有时互不相同。本发明防止这种情况的发生，能够根据确实相应的血球容量值修正红血球的速度，所以，能够测量可信性更高的红血球的变形能。

附图说明

图1：第1实施方式中的变形能测量装置的整体结构方框示意图。

图2：滤器的截面图。

图3：(a)是流路部的平面图，(b)是侧视截面图。

图4：第1实施方式中的变形能测量方法的流程。

图5：健康者的血球容量值和红血球速度的关系示意曲线。

图6：健康者的血球容量值和红血球变形能的关系示意曲线。

图7：第2实施方式中的变形能测量装置的整体结构方框示意图。

图8：第2实施方式中的变形能测量方法的流程。

具体实施方式

以下参照附图，说明本发明的实施方式。

[第1实施方式]

图1是本发明第1实施方式中的变形能测量装置1的整体结构方框示意图。如该图所示，变形能测量装置1如下：将血液从供给槽10通过滤器2导向排出槽11，从在此过程中取得的信息，算出血液中的血球的速度，并从供给槽10向血球容量测定器4供给血液，测定血球容量值，从上述得到的血球速度和血球容量值，求红血球的变形能(易变形度)。

具体如下，变形能测量装置1主要备有滤器2、TV照相机3、血球容量测定器4、电脑(PC)7、显示器8以及差压控制部9。本第1实施方式中的变形能测量装置1中进一步备有多个经由混合器12与流路连结的溶液瓶13等，将血液与生理盐水、生理活性物质等液体混合后导入滤器2。与生理盐水、生理活性物质等液体混合的血液(以下称为血液)在第1阀门10a开放的状态下，通过差压控制部9驱动加压泵15及减压泵16调整滤器2前后的差压，以恰好所望量流入滤器2内。同时，该血液在第2阀门10b开放的状态下，通过差压控制部9驱动加压泵15，被以恰好所望量送往血球容量测定器4。上述差压控制部9、混合器12、第1阀门10a以及第2阀门10b由顺序控制部17总括控制。

图2是滤器2的截面图。如图2所示，滤器2包括底板21、硅单晶基板22、22、外侧板23以及玻璃平板24。

底板21被形成为平板状，具有连通中央附近上面与外侧面的导入孔21a，以及连通靠一端的上面与外侧面的排出孔21b。导入孔21a以及排出孔21b从底板21外侧面经由血液管(没有图示)，与供给槽10及排出槽11连结。

二个硅单晶基板22、22都被形成为略平板状，相互隔开所定间隙设置在底板21上面。底板21的导入孔21a在该二个硅单晶基板22、22的间隙中开口。硅单晶基板22、22的上端部上隆起部22a延伸在箭头X方向(以下称为X方向)，该隆起部22a的上端部上在X方向配列着多个六角形状的堤坝部22b，堤坝部22b顶面接触玻璃基板24(请参照图3)。

外侧板23围着硅单晶基板22、22周围被固定在底板21上面边端。在外侧板23与硅单晶基板22、22之间设有所定的间隙，底板21的排出孔21b在该间隙中开口。

玻璃基板24被形成为平板状，固定在外侧板23的上面。在玻璃基板24的下面与隆起部22a的上面之间形成了微细流路群的流路部25。

图3(a)是流路部25的俯视图(平面图)，图3(b)是侧视截面图。如图3(a)、(b)所示，流路部25由下述构成：被隆起部22a上端部的多个堤坝部22b夹着形成的多个通道25a；上游平台25b，是通道25a的滤器2中央侧(图中上方)空间；下游平台25c，是通道25a的滤器2外侧(图中下方)空间。

其中，通道25a在本第1实施方式中被形成为宽度t比红血球R的血球径(约8μm)狭窄。没有特殊限定，但上游平台25b、通道25a、下游平台25c在箭头Y方向(以下称为Y方向)的各长度1a、1b、1c都被形成为约30μm。

在具备上述结构的滤器2中，从供给槽10经导入孔21a被导入的血液，从滤器2中央向外侧流经流路部25后，经排出孔21b向排出槽11排出。更详细则是，流过流路部25的血液中的血球、例如红血球R，是先流过上游平台25b，然后边变形边流过通道25a，最后流过下游平台25c。

另外，如图1所示，在滤器2的上游及下游设有压力传感E1、E2，该压力传感E1、E2向差压控制部9输出测得的滤器上游压力P1和滤器下游压力P2。

TV照相机3是例如数码CCD照相机，是具有足够摄影血液流动之图像分辨率以及快门速度的高速照相机。该TV照相机3对着滤器2的玻璃平板24设置，越过玻璃平板24摄影流过流路部25的血液。TV照相机3得到的血流图像输出到电脑7中，并显示在显示器8。TV照相机3没有特殊限定，但是是能够拍摄动画的照相机。

作为血液的血球容量，血球容量测定器4测定血液中红血球R所占的容积比例。该血球容量测定器4备有没有图示的高速离心机，用所谓的微血球容量法测定血球容量值。具体如下：将从供给槽10经过第2阀门10b被供给的血液封入玻璃毛细管中，用高速离心机离心，然后，用没有图示的专用的读取器，读取通过该离心而缩到一定容积时的值，以此测定血球容量值。血球容量测定器4只要是能够测定血球容量值的器具即可，可以采用例如特开平11-118794号公报等中记载的周知的方法。

电脑7备有演算处理部70。该演算处理部70解析从TV照相机3输入的血流图像，算出红血球R速度，并根据血球容量测定器4测定的血球容量值修正该速度，由此算出红血球R的变形能。这种演算处理部70可以采用例如能够以所要精度算出上述红血球R变形能的CPU(Central Processing Unit)。

显示器8显示从TV照相机3输入的血流图像以及由电脑7解析的解析图像等。

差压控制部9与顺序控制部17、加压泵15及减压泵16连接，相应顺序控制部17发出的控制指令，控制滤器2前后的差压。详细如下：差压控制部9分别控制滤器2上游的加压泵15和滤器2下游的减压泵16，使滤器上游压力P1及滤器下游压力P2为所定的压力。该差压控制部9、顺序控制部17也可以与电脑7构成一体。

接下去以参照图4为主，说明用变形能测量装置1测量红血球R变形能的变形能测量方法。图4是变形能测量装置1的变形能测量方法流程。

如该图所示，首先向滤器2流入测量对象血液(步骤S1)。具体如下：向供给槽10注入测量对象血液，并根据需要向溶液瓶13加入生理盐水等。然后由顺序控制部17开放第1阀门10a，并由差压控制部9对滤器2施加所定差压，血液流入滤器2。

接下去由TV照相机3拍摄流经流路部25的血液(步骤S2)。此时，TV照相机3用动画拍摄血流，至少用2帧捉捕流经通道25的同一红血球R。

接下去算出流经通道25a的血液中的红血球R的速度(步骤S3)。该步骤是通过电脑7演算处理部70解析在步骤S2得到的血流图像进行的。具体如下：演算处理部70采用多帧血流图像，追迹该血流图像中的红血球R，由此求得流经通道25a的同一红血球R的移动距离，然后除以快门速度，由此算出该红血球R的速度。

步骤S2及S3的血流摄影及速度算出并不局限于上述方法，也可以采用上述专利文献1、2及非专利文献1中记载的方法，也可以采用下述方法：在步骤S2不进行血流摄影，而是测量向通道25a流入所定量血液时的流过时间，用通道25a截面积和流过时间除流入的血液量，由此求得速度。

接下去对血球容量测定器4置放测量对象的血液(步骤S4)。该步骤中由顺序控制部17关闭第1阀门10a开放第2阀门10b，进一步驱动加压泵15，与在步骤S1向滤器2流入的相同，向血球容量测定器4输送、置放血液。

接下去测定被置放到血球容量测定器4中的血液的血球容量值(步骤S5)。测到的血球容量值被输出到电脑7。步骤S4及S5的血球容量值的测定工序可以在步骤S2及S3的速度算出工序之前进行，也可以并行进行。

接下去算出红血球R的变形能(步骤S6)。在该步骤中演算处理部70根据在步骤S5测得的血球容量值，修正在步骤S3算出的红血球R速度，由此算出红血球R的变形能。

具体如下：演算处理部70作为满足下式(1)或式(2)的值算出红血球R的变形能D：

D＝V/V₀                                …(1)

D＝V-V₀                                …(2)

其中，V是在步骤S3算出的红血球R的速度，V₀是使具有在步骤S5测得的血球容量值H的基准血液流入通道25a时该基准血液中的红血球R的速度。这里所谓的基准血液是健康者的血液，该基准血液中的血球容量值H与红血球R速度V₀的关系例如如图5所示。因此，事先使演算处理部70记忆相当于该图5中的血球容量值H与红血球R速度V₀之关系的变换式或变换表，便能够从在步骤S5测得的血球容量值H，求得基准血液中的红血球R的速度V₀。

根据这样算出的变形能D，作为采用式(1)时是该变形能D越接近1越接近于基准血液，采用式(2)时是越接近0越接近于基准血液，能够判别测量对象的血液。

基准血液(健康者的血液)中的红血球R的速度V₀一般如图5所示，相同血球容量值H具有一定的速度范围ΔV₀。考虑该速度范围ΔV₀时，可以以其平均值作为速度V₀。另外如图6所示，用相当于速度范围ΔV₀的变形能范围ΔD，在该变形能范围ΔD内的话则是基准血液的范围内，是良好的，以此判别测量对象的血液。图6中，纵轴所示的变形能D是用上述式(1)算出时的单位及刻度。

根据上述第1实施方式中的变形能测量装置1，在算出红血球R的变形能D时，根据含有该红血球R的血液的血球容量值H，修正该红血球R的速度V，所以，能够边考虑血球容量值H的影响，边算出红血球R的变形能D。因此，能够测量不依存于血球容量值H的可信性高的红血球R变形能D。

[第2实施方式]

接下去对本发明第2实施方式中的变形能测量装置1A作说明。对与上述第1实施方式相同的结构要素标相同符号，省略其说明。

图7是变形能测量装置1A的整体结构方框示意图。

如该图所示，与上述第1实施方式中的变形能测量装置相比，变形能测量装置1A没有血球容量测定器4及第2阀门10b，另外备有电脑7A，其代替电脑7。

电脑7A备有演算处理部70A，其代替上述第1实施方式中的演算处理部70。演算处理部70A解析从TV照相机3输入的血流图像，算出红血球R的速度V以及该血液的血球容量值H，并从红血球R的速度V以及血球容量值H算出红血球R的变形能D。

接下去参照图8，说明用变形能测量装置1A测量红血球R变形能D的变形能测量方法。图8是变形能测量装置1A的变形能测量方法流程。

如该图所示，首先向滤器2流入测量对象血液(步骤T1)。摄影流经流路部25的血液(步骤T2)，之后算出流经通道25a的血液中的红血球R速度V(步骤T3)。步骤T1～T3与上述第1实施方式中的步骤S1～S3同样进行。在步骤T3中，演算处理部70A作与上述第1实施方式中演算处理部70相同的处理，由此算出红血球R的速度V。

接下去算出测量对象血液的血球容量值H(步骤T4)。该步骤中，演算处理部70A用算出红血球R速度V时所用的血流图像，根据红血球R部分与非该部分的浓度差异，从该血流图像抽出含红血球R的区域，求出为血液中血球所占容积比例的血球容量值H。具体如下：演算处理部70A以图像色浓度在所定阈值以上的区域为含红血球R的区域，算出该区域占血流图像整体的比例。优选这种区域在通道25a上游的上游平台25b区域内。

如上所述，步骤T3及T4中都采用在步骤T2拍摄的血流图像算出红血球R速度V以及血球容量值H，也就是说，是通过步骤T2的血流摄影之相互共通的同一作业，算出红血球R速度V以及血球容量值H。

然后算出红血球R变形能D(步骤T5)。该步骤T5中，演算处理部70A采用在步骤T3及T4算出的红血球R速度V以及血球容量值H，与上述第1实施方式步骤S6的演算处理部70作相同处理，由此算出红血球R变形能D。

根据上述第2实施方式中的变形能测量装置1A，毫无疑问能够得到与上述第1实施方式同样的效果，因为是通过相互共通的同一测量作业算出红血球R速度V以及血球容量值H，所以，能够防止在算出速度V的测量作业中使用的抽出血液与求血球容量值H的测量作业中使用的抽出血液的血球容量值H相互不同。由于红血球R在血液中并非均匀含有，所以，即使是同一血液，从中分别抽出时，相互之间血球容量值H有时互不相同。根据变形能测量装置1A，能够防止这种情况发生，根据确实相应的血球容量值H修正红血球R速度，所以，能够测量可信性更高的红血球R变形能D。

当然，本发明并不局限于上述第1、第2实施方式，可以有适当的变更和改良。

例如，上述第1、第2实施方式中是根据血球容量值H来修正红血球R速度V的，但也可以用被检验者的年龄和血红蛋白量等来进行修正，也可以组合上述来进行修正。此时，可以预先使演算处理部70、70A记忆将健康者的年龄或血红蛋白量变换到红血球R速度的变换式或变换表，与血球容量值H的情况相同，由此修正红血球R的速度V。

符号说明

1、1A变形能测量装置

3 TV照相机(摄影手段)

4血球容量测定器(血球容量测量手段)

25a通道(流路)

70演算处理部(速度算出手段、变形能算出手段)

70A演算处理部(速度算出手段、血球容量测量手段、变形能算出手段)

D红血球的变形能

H血球容量值

R红血球

V红血球的速度

V₀基准血液中的红血球的速度

Claims (6)

1.一种变形能测量装置，其特征在于，备有：

速度算出手段，算出流经比红血球的血球径还要宽度狭窄之流路的血液中的红血球的速度；

血球容量测量手段，作为所述血液的血球容量值，求该血液中红血球所占的容积比例；

变形能算出手段，根据由所述血球容量测量手段求得的所述血球容量值，修正由所述速度算出手段算出的所述红血球的速度，由此算出所述红血球的变形能，

所述变形能算出手段算出满足以下式(1)或式(2)的所述红血球的变形能D：

D＝V/V₀                    …(1)

D＝V-V₀                    …(2)，

其中，

V：由所述速度算出手段算出的所述红血球的速度

V₀：使具有由所述血球容量测量手段求得的所述血球容量值的基准血液流经所述流路时该基准血液中的红血球的速度。

2.如权利要求1中记载的变形能测量装置，其特征在于，所述速度算出手段以及所述血球容量测量手段通过相互共通的同一测量作业，算出或求所述红血球的速度以及所述血球容量值。

3.如权利要求2中记载的变形能测量装置，其特征在于，

备有摄影手段，摄影流经所述流路的血液，

所述速度算出手段用所述摄影手段摄影的血流图像追迹该血流图像中的红血球，算出该红血球的速度，

所述血球容量测量手段用算出所述红血球的速度时所采用的血流图像，根据浓度的不同，从该血流图像抽出含红血球的区域，求所述血球容量值。

4.一种变形能测量方法，其特征在于，备有下述工序：

速度算出工序，算出流经比红血球的血球径还要宽度狭窄之流路的血液中的红血球的速度；

血球容量测量工序，作为所述血液的血球容量值，求该血液中红血球所占的容积比例；

变形能算出工序，根据在所述血球容量测量工序求得的所述血球容量值，修正在所述速度算出工序算出的所述红血球的速度，由此算出所述红血球的变形能，

在所述变形能算出工序中，算出满足以下式(1)或式(2)的所述红血球的变形能D：

D＝V/V₀                    …(1)

D＝V-V₀                    …(2)，

其中，

V：在所述速度算出工序算出的所述红血球的速度

V₀：使具有在所述血球容量测量工序求得的所述血球容量值的基准血液流经所述流路时该基准血液中的红血球的速度。

5.如权利要求4中记载的变形能测量方法，其特征在于，所述速度算出工序以及所述血球容量测量工序是通过相互共通的同一测量作业，算出或求所述红血球的速度以及所述血球容量值。

6.如权利要求5中记载的变形能测量方法，其特征在于，

备有摄影工序，摄影流过所述流路的血液，

所述速度算出工序中，用在所述摄影工序摄影的血流图像追迹该血流图像中的红血球，算出该红血球的速度，

所述血球容量测量工序中，用算出所述红血球的速度时所采用的血流图像，根据浓度的不同，从该血流图像抽出含红血球的区域，求所述血球容量值。