JP6421750B2 - 血液状態解析装置、血液状態解析システム、および血液状態解析プログラム - Google Patents
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Description
該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置を提供する。
本技術に係る血液状態解析装置では、前記経時変化データからの特徴の抽出および該特徴に基づく血液状態の評価を、装置内で自動的に行うことを特徴とする。
本技術に係る血液状態解析装置には、前記抽出部における抽出基準を設定する抽出基準設定部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備えることも可能である。
更に、本技術に係る血液状態解析装置には、前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備えることも可能である。
加えて、本技術に係る血液状態解析装置には、前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備えることも可能である。
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置と、
を有する血液状態解析システムを提供する。
本技術に係る血液状態解析システムには、前記電気的特性測定装置での測定結果及び/又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備えることも可能である。
この場合、前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び/又は前記血液状態解析装置と接続することもできる。
該抽出工程において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価工程と、
を行う血液状態解析方法を提供する。
該抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラムを提供する。
1.血液状態解析装置1
(1)信頼性評価部6
(2)ノイズ除去部5
(3)抽出部2、血液状態評価部3
(4)抽出基準設定部4
(5)測定部7
(6)記憶部8
(7)血液試料
2.血液状態解析システム10
(1)電気的特性測定装置101
(2)血液状態解析装置1
(3)サーバー102
(4)表示部103
(5)ユーザーインターフェース104
3.血液状態解析方法
(1)抽出工程I
(2)血液状態評価工程II
(3)抽出基準設定工程III
(4)ノイズ除去工程IV
(5)信頼性評価工程V
(6)測定工程VI
(7)記憶工程VII
4.血液状態解析プログラム
図1は、本技術に係る血液状態解析装置1の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る血液状態解析装置1は、大別して、抽出部2と、血液状態評価部3と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、抽出基準設定部4、ノイズ除去部5、信頼性評価部6、測定部7、記憶部8などを備えることもできる。以下、各部について詳細に説明する。なお、以下では、解析の手順に沿って説明する。
信頼性評価部6では、電気的特性の経時変化データの信頼性が評価される。本技術に係る血液状態解析装置1において、この信頼性評価部6は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
ノイズ量(N)は、例えば、以下の(i)〜(v)の方法を、1種または2種以上自由に組み合わせて算出することができる。この中でも本技術においては、下記(i)の方法を用いて算出することが好ましい。
(i)以下の数式(1)に示すように、二つの隣接するデータの振幅値の差の絶対値の合計を、ノイズ量(N)とする。
(iii)隣接する振幅値の差が±する割合を、ノイズ量(N)とする。
(iv)隣接する振幅値の差の平均を、ノイズ量(N)とする。
(v)滑らかな曲線に対する各ポイントの差の合計または平均値をノイズ量(N)とする。
シグナル量(S)は、例えば、以下の(i)〜(v)の方法を、1種または2種以上自由に組み合わせて算出することができる。この中でも本技術においては、下記(i)の方法を用いて算出することが好ましい。
(i)以下の数式(2)に示すように、全振幅値の変化を、シグナル量(S)とする。
(iii)隣接する振幅値の差が±しない割合を、シグナル量(S)とする。この方法は、前記ノイズ量の算出方法(iii)と組み合わせて用いる。
(iv)振幅の最大値をシグナル量(S)とする。
(v)振幅の平均値をシグナル量(S)とする。
前記で算出したノイズ量(N)およびシグナル量(S)について、以下の数式(3)を用いてSNRを算出する。
ノイズ除去部5では、電気的特性の経時変化データのノイズが除去される。本技術に係る血液状態解析装置1において、このノイズ除去部5は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
例えば、移動平均法、Savitsky-Golay近似、スプライン近似、またはこれらを組み合わせた方法を用いて、データの平滑化を行うことができる。これらの方法を用いれば、シグナル値への影響を防ぎつつ、ノイズを除去することが可能である。各方法を用いてノイズ除去を行った例を図3に示す。
図4は、下記の数式(4)を用いてノイズ除去を行った例及びフーリエ変換を用いてノイズ除去を行った例を示す図面代用グラフである。なお、数式(4)以外の類似する関数や各変換と類似する変換方法を用いて同様のノイズ除去を行うことも可能である。また、これらの方法を組み合わせてノイズ除去を行うことも可能である。なお、図4は、n,m=5とした場合のグラフである。
n,m:整数
抽出部2では、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴が抽出される。また、血液状態評価部3では、抽出部2において抽出された特徴から、血液の状態変化が評価される。
実施形態1は、血液の電気的特性の経時変化データを、線形近似法を用いて線形近似し、得られた線分から特徴を抽出し、抽出された特徴点から血液状態を評価する例である。
(i)最大傾きのいくつかの線を選定する。前記「いくつかの線」を特定する方法としては、例えば、全体の変動範囲の少なくとも7割がカバーされるように、いくつかの線分を選定する方法が挙げられる。図6に示す例では、原点が1より小さく、かつ、傾きは一番大きい傾きの半分以上の傾きの条件に該当する線分のみを選択した。
実施形態2は、血液の電気的特性の経時変化データの始点と終点から線形投影を行って特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。具体的には、以下の4つのステップを行う方法である。以下、具体的な方法について、図7を用いて説明する。
実施形態3は、特徴を数学的に定義し、血液の電気的特性の経時変化データのフィッティング結果から特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。例えば、下記数式(9)及び該数式(9)の微分関数である下記数式(10)を用いて、最大値及び最小値を抽出することができる。
実施形態4は、血液の電気的特性の経時変化データについて、境界検出アルゴリズムを用いて特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。境界検出アルゴリズムとしては、例えば、画像処理などを用いることができるが、これに限定されず、公知の境界検出アルゴリズムを用いることができる。
a.まず、図12に示すように、最初の値と最後の値を直線で結ぶ。
b.次に、各時間において、前記の直線とオリジナルデータとの差を求める。
c.求めた差が最大となる時間が血液の凝固の終了時間、最小となる時間が血液の凝固の開始時間であると評価することができる。
なお、実施形態5では、この方法に限定されず、類似する公知の方法を用いることも可能である。
抽出基準設定部4では、抽出部2における抽出基準が設定される。本技術に係る血液状態解析装置1において、この抽出基準設定部4は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
測定部7は、任意の周波数における血液の電気的特性が経時的に測定される。本技術に係る血液状態解析装置1において、この測定部7は必須ではなく、外部の電気的特性測定装置を用いて測定したデータを用いることも可能である。
本技術に係る血液状態解析装置1には、抽出部2での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部81、血液状態評価部3での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部82、測定部7での測定結果を記憶する測定結果記憶部83を備えることができる。本技術に係る血液状態解析装置1において、これらの記憶部8は必須ではなく、外部の記憶装置を接続して、各結果を記憶することも可能である。
本技術に係る血液状態解析装置1において、測定対象とすることが可能な血液試料は、血液を含有する試料であれば特に限定されず、自由に選択することができる。血液試料の具体例としては、全血、血漿、またはこれらの希釈液および/または薬剤添加物などの血液成分を含有する試料などを挙げることができる。
図13は、本技術に係る血液状態解析システム10の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る血液状態解析システム10は、大別して、電気的特性測定装置101と、血液状態解析装置1と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、サーバー102、表示部103、ユーザーインターフェース104などを備えることもできる。以下、各部について詳細に説明する。
電気的特性測定装置101は、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部7を備える。測定部7の詳細は、前述した血液状態解析装置1における測定部7と同一である。
血液状態解析装置1は、大別して、抽出部2と、血液状態評価部3と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、抽出基準設定部4、ノイズ除去部5、信頼性評価部6などを備えることもできる。なお、血液状態解析装置1に備える各部は、前述した血液状態解析装置1の詳細と同一である。
サーバー102には、電気的特性測定装置101での測定結果及び/又は血液状態解析装置1での解析結果を記憶する情報記憶部8を備える。情報記憶部8の詳細は、前述した血液状態解析装置1における記憶部8と同一である。
表示部103では、測定部7において測定された電気的特性の経時変化データ、該データからノイズ除去したデータ、抽出部2により特徴が抽出されたデータ、血液状態評価部3による血液状態評価結果などが表示される。表示部103は、表示するデータや結果毎に、複数設けることも可能であるが、一つの表示部103に、全てのデータや結果を表示することも可能である。
ユーザーインターフェース104は、ユーザーが操作するための部位である。ユーザーは、ユーザーインターフェース104を通じて、本技術に係る血液状態解析システム10の各部にアクセスすることができる。
図14は、本技術に係る血液状態解析方法のフローチャートである。本技術に係る血液状態解析方法では、抽出工程I及び血液状態評価工程IIを行う。また、必要に応じて、抽出基準設定工程III、ノイズ除去工程IV、信頼性評価工程V、測定工程VI、記憶工程VIIなどを行うこともできる。以下、各工程について詳細に説明する。
抽出工程Iでは、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する。抽出工程Iで行う抽出方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1の抽出部2で実行される抽出方法と同一である。
血液状態評価工程IIでは、抽出工程Iにおいて抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する。血液状態評価工程IIで行う評価方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1の血液状態評価部3で実行される評価方法と同一である。
抽出基準設定工程IIIでは、抽出工程Iにおける抽出基準を設定する。本技術に係る血液状態解析方法において、この抽出基準設定工程IIIは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。抽出基準設定工程IIIで行う設定方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1の抽出基準設定部4で実行される設定方法と同一である。
ノイズ除去工程IVでは、電気的特性の経時変化データのノイズを除去する。本技術に係る血液状態解析方法において、このノイズ除去工程IVは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。ノイズ除去工程IVで行うノイズ除去方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1のノイズ除去部5で実行されるノイズ除去方法と同一である。
信頼性評価工程Vでは、電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する。本技術に係る血液状態解析方法において、この信頼性評価工程Vは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。信頼性評価工程Vで行う信頼性評価方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1の信頼性評価部6で実行される信頼性評価方法と同一である。
測定工程VIでは、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する。本技術に係る血液状態解析方法において、この測定工程VIは必須の工程ではなく、予め測定されたデータを用いて解析を行うことも可能である。測定工程VIで行う測定方法の詳細は、前述した血液状態解析装置1の測定部7で実行される測定方法と同一である。
本技術に係る血液状態解析方法では、抽出工程Iで抽出した抽出結果を記憶する抽出結果記憶工程、血液状態評価工程IIで評価した評価結果を記憶する血液状態評価記憶工程、測定工程VIで測定した測定結果を記憶する測定結果記憶工程などの記憶工程VIIを行うことができる。本技術に係る血液状態解析方法において、これらの記憶工程VIIは必須ではないが、再解析等を行い易くするためには行うことが好ましい。
本技術に係る血液状態解析プログラムは、抽出機能と、血液状態評価機能と、をコンピューターに実現させるためのプログラムである。また、必要に応じて、抽出基準設定機能、ノイズ除去機能、信頼性評価機能などをコンピューターに実現させることも可能である。
(1)
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、
該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置。
(2)
前記抽出部における抽出基準を設定する抽出基準設定部を備える(1)記載の血液状態解析装置。
(3)
前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備える(1)または(2)に記載の血液状態解析装置。
(4)
前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を(1)から(3)のいずれかに記載の血液状態解析装置。
(5)
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える(1)から(4)のいずれかに記載の血液状態解析装置。
(6)
前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備える(1)から(5)のいずれかに記載の血液状態解析装置。
(7)
前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備える(1)から(6)のいずれかに記載の血液状態解析装置。
(8)
前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備える(5)記載の血液状態解析装置。
(9)
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える電気的特性測定装置と、
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置と、
を有する血液状態解析システム。
(10)
前記電気的特性測定装置での測定結果及び/又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備える(9)記載の血液状態解析システム。
(11)
前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び/又は前記血液状態解析装置と接続されている(10)記載の血液状態解析システム。
(12)
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出工程と、
該抽出工程において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価工程と、
を行う血液状態解析方法。
(13)
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出機能と、
該抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラム。
Claims (11)
- 任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、線形近似法、線形投影法、下記数式(9)及び下記数式(10)を用いた数学的定義、及び境界検出アルゴリズムから選ばれる1以上の方法によって、前記データの特徴を抽出する抽出部と、
該抽出部において、前記線形近似法、前記線形投影法、前記数学的定義、及び前記境界検出アルゴリズムから、いずれの方法を選択するかを設定する抽出基準設定部と、
前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置(血小板を活性化あるいは不活化する物質を添加したサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルと添加していないサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルのスペクトルパターンを比較する装置を除く)。
[数9]
[数10]
- 前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備える請求項1記載の血液状態解析装置。
- 前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を備える請求項1又は2に記載の血液状態解析装置。
- 任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
- 前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
- 前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備える請求項1から5のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
- 前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備える請求項4記載の血液状態解析装置。
- 任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える電気的特性測定装置と、
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、線形近似法、線形投影法、下記数式(9)及び下記数式(10)を用いた数学的定義、及び境界検出アルゴリズムから選ばれる1以上の方法によって、前記データの特徴を抽出する抽出部と、該抽出部において、前記線形近似法、前記線形投影法、前記数学的定義、及び前記境界検出アルゴリズムから、いずれの方法を選択するかを設定する抽出基準設定部と、前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置(血小板を活性化あるいは不活化する物質を添加したサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルと添加していないサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルのスペクトルパターンを比較する装置を除く)と、
を有する血液状態解析システム。
[数9]
[数10]
- 前記電気的特性測定装置での測定結果及び/又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備える請求項8記載の血液状態解析システム。
- 前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び/又は前記血液状態解析装置と接続されている請求項9記載の血液状態解析システム。
- 任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、線形近似法、線形投影法、下記数式(9)及び下記数式(10)を用いた数学的定義、及び境界検出アルゴリズムから選ばれる1以上の方法によって、前記データの特徴を抽出する抽出機能と、
該抽出機能において、前記線形近似法、前記線形投影法、前記数学的定義、及び前記境界検出アルゴリズムから、いずれの方法を選択するかを設定する抽出基準設定機能と、
該抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラム(血小板を活性化あるいは不活化する物質を添加したサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルと添加していないサンプル血で測定された複素誘電率スペクトルのスペクトルパターンを比較するプログラムを除く)。
[数9]
[数10]
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