JP4138083B2 - 自動尿中有形成分分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動尿中有形成分分析装置に関し、更に詳しくは、円柱成分の封入物質を効率的かつ容易に判定し、コストのかからない自動尿中有形成分分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
尿検査の中において尿沈渣は、腎尿路系疾患の診断に欠かせない検査である。従来から尿沈渣における有形成分の分析は、つぎのような工程により行われている。まず、尿サンプルを遠心分離し、アスピレータまたはピペットを用いて上澄み液を除去する。つぎに、残った残査成分に染色試薬を添加する。続いて、この染色試薬によって染色した残査のうち一定量をスライドガラスに塗布し、カバーガラスを載せて標本とする。そして、この標本を顕微鏡にセットし、有形成分、例えば血球類、上皮細胞類、円柱類、微生物類、結晶塩類を分類分析する。
【０００３】
また、フローサイトメトリー法を応用した尿沈渣方法も知られている。フローサイトメトリー法は、微細管の断面方向に複数のレーザ光線を通し、血球などの有形成分の通過を光で検出する検査方法である。有形成分により遮られるレーザ光線の本数と、微細管内の流量およびレーザ光線を遮る時間とによって、有形成分の形状を判別する。このようなフローサイトメトリー法を応用して尿沈渣を行う装置としては、例えば前処理なしで検体を装着し、オーダーを入力することで自動的に尿中の有形成分を分析する全自動尿中有形成分分析装置がある（東亜医用電子株式会社製：ＵＦ−１００）。この全自動尿中有形成分分析装置では、レーザ光が有形成分に当たって生じる前方散乱光および蛍光と、電極による電気抵抗変化量とを測定し、係る測定情報から有形成分の判別を行なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
尿中の有形成分の代表的なものに「円柱」がある。この円柱は、蛋白質を主成分とし、その形状は、尿細管の一部形状を写したものである。また、この円柱内には、赤血球、白血球、脂肪球などの物質が封入されている。例えば円柱内における赤血球の存在は、出血を意味し、糸球体腎炎などの疾患を予想することができる。その他、円柱には、硝子円柱、上皮円柱、脂肪円柱など種々の物質を含んでおり、このような各成分から様々な疾患を予想することができる。すなわち、円柱の分析においては、円柱内に封入している物質を判別することに、重要な臨床的意義があるのである。
【０００５】
しかしながら、上記一般的な尿沈渣における有形成分の分析は、全ての工程を検査技師の手作業により行なっているため、効率が悪く、検査コストがかかるという問題点があった。
【０００６】
また、フローサイトメトリー法を用いた方法では、形状のみを判断しているため、円柱内の物質を判断しにくいという問題点があった。もともと、フローサイトメトリー法は血液中の物質を測定するものであり、ある程度形状の定まった血球や結晶などの判断には有効であるが、様々な形の有形成分が混在する尿沈渣には不向きである。また、上記全自動尿中有形成分分析装置の解説書（Clinical Case Study ：臨床検体による測定例とその解説）においても、封入物質を見逃してしまうという点に言及している。このようなことから、実際、円柱成分を発見した場合は、検査技師の観察により封入物質の判断をしているのが現状である。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、円柱成分の封入物質を効率的かつ容易に判定し、コストのかからない自動尿中有形成分分析装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る自動尿中有形成分分析装置は、染色した検体を入れるプレートと、このプレートを周方向に複数保持すると共にアクチュエータにより回転するプレートテーブルと、検体中の有形成分の画像を取得する画像取得部と、画像取得部を保持し、当該画像取得部と共にプレートテーブル上を首振り回転し又は前後に移動し、およびプレートテーブルに対して上下移動する画像取得部アームと、検体や染色液を吸引、排出するプローブと、検体を周方向に複数保持すると共にアクチュエータにより回転するサンプルテーブルと、プローブを保持し、当該プローブと共にプレートテーブル上を首振り回転し、およびサンプルテーブルに対して上下移動するプローブアームと、前記プレートテーブル、画像取得部、画像取得部アーム、サンプルテーブルおよびプローブアームの移動制御を行う制御部と、画像取得部によって取得した検体の画像から、その中に含まれる物質の画像を認識して種類を判別する画像認識部と、を備えたもので、さらに、前記プレートが、検体と染色液とを反応させる反応部と、反応した検体を分注して検体を観測する観察部とを有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る自動尿中有形成分分析装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。図１は、この発明の実施の形態に係る全自動尿中有形成分分析装置１００の概略構成を示す説明図である。プレートテーブル１の周囲には、プレート２を填め込む保持部３が複数設けられている。このプレートテーブル１は、ステッピングモータ４により駆動制御する。プレートテーブル１の接線上には、プレート２を搬入する搬入ローダ５が設けてある。搬入ローダ５は、搬入用ステッピングモータ（図示省略）により駆動され、プレートテーブル側端部に油圧シリンダー６を有する。搬入ローダ５の端部まで搬送されたプレート２は、油圧シリンダー６によりプレートテーブル１の保持部３に運ばれる。油圧シリンダー６は、電磁ソレノイド７に接続されている。
【００１１】
また、プレートテーブル１の他の接線上には、プレート２を搬出する搬出ローダ８が設けてある。搬出ローダ８は、搬出用ステッピングモータ（図示省略）により駆動される。プレートテーブル１の中央部には、油圧シリンダー９が配置されている。また、プレートテーブル１の内側には、油圧シリンダー９の軸が通る穴１０が開けてある。保持部３内のプレート２は、油圧シリンダー９により搬出ローダ８まで運ばれる。上記同様に、油圧シリンダー９は、電磁ソレノイド７に接続されている。
【００１２】
プレートテーブル１の横には、顕微鏡アーム１１が設置してある。顕微鏡アーム１１は、首振り運動又は前後移動が可能である。アーム端部には、対物レンズ１２を備えた顕微鏡１３が取り付けてある。顕微鏡１３は、昇降装置１４によって上下方向に位置制御する。また、対物レンズ１２は、オートフォーカス機構を兼ねた昇降装置１４によって上下方向に位置制御する。焦点深度は、２０倍の対物レンズ１２で約１０μｍ弱である。対物レンズ１２の軸上には、ＣＣＤカメラ１５が設置してある。ＣＣＤカメラ１５には、１００万画素以上のものを用いるのが好ましい。
【００１３】
サンプルテーブル１６は、ステッピングモータ１７により駆動制御する。サンプルテーブル１６上には、検体を入れた容器１８が載置してある。容器１８の横側には、プローブアーム１９が設置してある。プローブアーム１９は、首振り機能を持ち、端部にプローブ２０を有する。プローブ２０は、チューブ２１を介してポンプ２２に接続してある。また、プローブ２０は、昇降装置によって上下方向に位置制御する。プローブアーム１９は、サンプルテーブル１６からプレートテーブル１まで旋回できる。
【００１４】
図２に示すように、ＣＣＤカメラ１５、顕微鏡アーム１１、プローブアーム１９、ポンプ２２、プレートテーブル１、サンプルテーブル１６、搬入用ステッピングモータ、搬出用ステッピングモータ、電磁ソレノイド７は、コンピュータ２３によって制御する。コンピュータ２３は、ＣＰＵ２４と、シーケンスプログラムや画像認識プログラム、有形成分の画像データなどを記憶したメモリ２５と、入力部２６および表示部２７とから構成されている。有形成分の画像は、表示部２７に表示される。センサ類は、プレートテーブル１や搬入ローダ５、搬出ローダ８などの所定位置に取り付けてある（図示省略）。
【００１５】
図３は、図１に示したプレート３を示す斜視図である。このプレート２は、観察部２０１の他に、反応部２０２を有する。反応部２０２は、液体を保持できれば、どのような形状でも構わない。観察部２０１には、底面に対して微小な隙間を開けてカバーガラス２０３を取り付けてある。カバーガラス２０３は、対応する２辺を接着剤により固定しており、他の２辺が開放状態になる。被検液を分注すると、毛細管現象によってカバーガラス２０３との隙間に被検液が広がる。このようにすれば、容易に所定量の被検液を分注でき、カバーガラス２０３のセット工程を省略できる。プレート２の材質は、ガラス製またはプラスチック製のいずれでもよい。プレート２のサイズは、４０ｍｍ×２６ｍｍ程度である。
【００１６】
図４は、この全自動尿中有形成分分析装置の動作を示すフローチャートである。図５は、全自動尿中有形成分分析装置の動作を示す説明図である。ステップＳ４０１では、プレート２の搬入を行う。プレート２は、搬入ローダ５によって運ばれ、プレートテーブル１の保持部３にセットされる。
【００１７】
ステップＳ４０２では、図５の（ａ）に示すように、検体をプレート２の反応部２２に分注する。サンプルテーブル１６上には検体を入れた容器１８が設置されている。まず、プローブアーム１９を容器１８上に位置させ、下降させる。続いて、ポンプ２２を駆動してプローブ２０によって検体を吸引する。つぎに、プレートテーブル１を回転させ、搬入したプレート２をプローブアーム１９の移動範囲内に位置させる。続いて、プローブアーム１９を旋回させ、プローブ２０をプレート上方まで移動させる。そして、プローブアーム１９を下降させると共に吸引していた検体をプレート２の反応部２０２内に分注する。
【００１８】
ステップＳ４０３では、図５の（ａ）に示すように、染色液をプレート２の反応部２０２に分注する。染色液を入れた容器１８は、サンプルテーブル１６とは離れた場所に置かれている。この場合も、まず、プローブアーム１９を旋回移動させ、プローブ２０の作用によって染色液を吸引する。そして、プレート２の反応部２０２に分注する。
【００１９】
ステップＳ４０４では、検体と染色液とを一定時間反応させる。染色液は、一般的に知られているものならば、どのようなものでも良い。例えばSternheimer −Malbin染色法（ＳＭ染色法）、Sternheimer 染色法（ＳまたはＮＳ染色法）、Behre −Muhlberg染色（ＢＭ染色）などに用いられる染色剤が挙げられる。
【００２０】
ステップＳ４０５では、図５の（ｂ）に示すように、染色液と反応させた検体をプレート２の観察部２０１に分注する。まず、プローブ２０を反応部２０２まで下降させ、染色液と反応した検体を吸引する。そして、隣の観察部２０１に分注する。観察部２０１に検体を入れると、毛細管現象によって、検体がカバーガラス２０３と底面との隙間に侵入して広がる。この状態で観察を開始する。
【００２１】
ステップＳ４０６では、検体の画像を取得する。予め、プレートテーブル１を回転させ、目的のプレート２を顕微鏡１３の直下に位置させる。つぎに、図５の（ｃ）に示すように、昇降装置１４により顕微鏡１３を下降させる。顕微鏡１３を所定位置まで下降させたら、オートフォーカス機構（１４）により検体に焦点を合わせる。ここで、画像の取得は、観察部２０１の複数の位置にて行う。顕微鏡アーム１１の首振り動作又は前後移動と、プレートテーブル１の回転動作により、観察部上のあらゆる位置で観察できる。図６に示すように、顕微鏡アーム１１の旋回によって主にプレートテーブル１の径方向の位置決めを行ない、プレートテーブル１の回転によって主にプレートテーブル円周方向の位置決めを行う。検体は、顕微鏡１３で光学的に拡大され、ＣＣＤカメラ１５により電気信号に変換される。得られた画像データは、コンピュータ２３のメモリ２５に記憶する。
【００２２】
ステップＳ４０７では、有形成分の判別処理を行う。有形成分の判別処理は、一般的な画像認識方法により行う。図７は、画像認識処理の概略を示すフローチャートである。ステップＳ７０１では、ＣＣＤカメラ１５により画像を取得して、メモリ２５に展開する。ステップＳ７０２では、取得した画像の特徴を、所定のパターンに従って抽出する。ステップＳ７０３では、抽出した特徴パターンと標準パターンとのマッチングを行う。メモリには、予め複数の標準パターンが記憶されている。この標準パターンは、まず、多くのサンプル画像を取得すると共にこれら画像の特徴を抽出することに始まる。つぎに、これらの特徴から利用する特徴を定め、特徴空間を形成する（図８の（ａ））。そして、抽出した特徴を特徴空間上に多数プロットし、クラスタリングを行う（図８の（ｂ））。この塊の中心点を標準パターン（図中黒丸）として設定する。パターンマッチングにおいて、前記特徴パターン（図中白抜き三角）と標準パターン（図中黒丸）とを比較し、標準パターンの属する特定のクラスタ内にあれば、当該特定クラスタに係る物質が判別できる。ステップＳ７０４では、パターンマッチングにより判別した結果を表示部に表示する。
【００２３】
ステップＳ４０８では、プレート２の搬出を行う。プレートテーブル１を回転させ、プレート２を搬出ローダ８連結位置まで移動する。搬出用の油圧シリンダー９を駆動し、軸で押してプレート２を保持部３から搬出ローダ８に移す。搬出ローダ８は、プレート２を搬出し、ストッカ（図示省略）にストックする。
【００２４】
以上、この全自動尿中有形成分分析装置１００によれば、プレートテーブル１と顕微鏡アーム１１により検体内の有形成分の画像を取得するので、尿沈渣を容易かつ確実、また効率的に行うことができる。得に、円柱に封入した物質を容易かつ確実に検査することができる。また、プレート２が、反応部２０２と観察部２０１とを有するため、分注が楽に行なえるようになり、自動化しやすくなる。また、コンパクトにまとまっているので、装置内の省スペース化に有効である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の自動尿中有形成分分析装置（請求項１）によれば、検体を周方向に複数保持するサンプルテーブルに対して上下移動し、プレートテーブル上を首振り回転することで検体の分注を行う。また、プレートテーブルによりプレートを周方向に複数保持し、画像取得部アームにより画像取得部を首振り回転し又は前後に移動し、およびプレートテーブルに対して上下移動することで画像を取得する。そして、画像取得部によって取得した検体の画像から、その中に含まれる物質の画像を認識して種類を判別する。このようにすれば、円柱成分の封入物質を効率的かつ容易に判定することができる。また、有形成分の判別まで自動化できるので、人手がかからずコストを低減できる。
【００２６】
しかも、プレートに、検体と染色液とを反応させる反応部と、反応した検体を分注して検体を観測する観察部とを設けたので、省スペース化できるとともに、自動化に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る全自動尿中有形成分分析装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した全自動尿中有形成分分析装置を示す構成図である。
【図３】図１に示したプレートを示す斜視図である。
【図４】この全自動尿中有形成分分析装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】全自動尿中有形成分分析装置の動作を示す説明図である。
【図６】顕微鏡アームとプレートテーブルとによる位置決め方法の説明図である。
【図７】画像認識処理の概略を示すフローチャートである。
【図８】画像認識処理の説明図である。
【符号の説明】
１００ 全自動尿中有形成分分析装置
１ プレートテーブル
２ プレート
３ 保持部
４ ステッピングモータ
５ 搬入ローダ
６ 油圧シリンダー
７ 電磁ソレノイド
８ 搬出ローダ
９ 油圧シリンダー
１０ 穴
１１ 顕微鏡アーム
１２ 対物レンズ
１３ 顕微鏡
１４ 昇降装置
１５ ＣＣＤカメラ
１６ サンプルテーブル
１７ ステッピングモータ
１８ 容器
１９ プローブアーム
２０ プローブ
２１ チューブ
２２ ポンプ
２３ コンピュータ
２４ ＣＰＵ
２５ メモリ
２６ 入力部
２７ 表示部２７
２０１ 観察部
２０２ 反応部
２０３ カバーガラス

Claims (1)

1. 染色した検体を入れるプレートと、
   このプレートを周方向に複数保持すると共にアクチュエータにより回転するプレートテーブルと、
   検体中の有形成分の画像を取得する画像取得部と、
   画像取得部を保持し、当該画像取得部と共にプレートテーブル上を首振り回転し又は前後に移動し、およびプレートテーブルに対して上下移動する画像取得部アームと、
   検体や染色液を吸引、排出するプローブと、
   検体を周方向に複数保持すると共にアクチュエータにより回転するサンプルテーブルと、
   プローブを保持し、当該プローブと共にプレートテーブル上を首振り回転し、およびサンプルテーブルに対して上下移動するプローブアームと、
   前記プレートテーブル、画像取得部、画像取得部アーム、サンプルテーブルおよびプローブアームの移動制御を行う制御部と、
   画像取得部によって取得した検体の画像から、その中に含まれる物質の画像を認識して種類を判別する画像認識部と、
   を備え、
   さらに、前記プレートが、検体と染色液とを反応させる反応部と、反応した検体を分注して検体を観測する観察部とを有することを特徴とする自動尿中有形成分分析装置。

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