JP6806140B2 - 電気的特性測定装置、電気的特性測定システム、電気的特性測定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも備え、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定装置を提供する。
本技術に係る電気的特性測定装置において、前記解析部では、複数の経時変化データを用いることができる。この場合、前記解析部では、前記所定の特徴点における値が予め定められた閾値を超えた時点を検出し、前記複数の経時変化データ間で前記時点における電気的特性の変動を比較してもよい。また、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析してもよい。
本技術に係る電気的特性測定装置において、前記解析部では、前記所定の特徴点における値及び/又は前記所定の特徴点における前記生体試料の状態が予め定められた判定基準に適合するか否かを解析することもできる。
本技術に係る電気的特性測定装置において、前記生体試料を、血液試料とすることもできる。
本技術に係る電気的特性測定装置において、前記電気的特性を、特定の周波数における誘電率とすることもできる。
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも有し、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定システムも提供する。
本技術に係る電気的特性測定システムにおいて、更に、前記測定部での経時変化データ及び/又は前記解析部での解析結果を記憶する記憶部を少なくとも備えるサーバを有し、
前記サーバは、ネットワークを介して、前記測定部及び/又は前記解析部と接続されていてもよい。
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析工程と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知工程と、
を少なくとも行い、
前記解析工程では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定方法も提供する。
本技術に係る電気的特性測定方法おいて、前記解析工程では、複数の経時変化データを用いることができる。この場合、前記解析工程では、前記所定の特徴点における値が予め定められた閾値を超えた時点を検出し、前記複数の経時変化データ間で前記時点における電気的特性の変動を比較してもよい。また、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析してもよい。
本技術に係る電気的特性測定方法おいて、前記解析工程では、前記所定の特徴点における値及び/又は前記所定の特徴点における前記生体試料の状態が予め定められた判定基準に適合するか否かを解析することもできる。
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部、
として、コンピュータに機能させ、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いるためのプログラムも提供する。
1.電気的特性測定装置100
(1)測定部1
(a)生体試料保持部110
(a−1)容器111
(a−2)容器保持部112
(b)印加部120
(b−1)電極121a、121b
(b−2)接続部122
(2)解析部2
[解析部2で行われる解析例1]
[解析部2で行われる解析例2]
[解析部2で行われる解析例3]
(3)通知部3
(4)表示部4
(5)記憶部5
(6)測定条件制御部6
(7)温度制御部7
(8)生体試料供給部8
(9)薬剤供給部9
(10)精度管理部10
(11)駆動機構11
(12)サンプル待機部12
(13)撹拌機構13
(14)その他
2.電気的特性測定システム200
(1)表示部201
(2)ユーザーインターフェース202
(3)サーバ203
3.電気的特性測定方法
[測定方法例1]
[測定方法例2]
[測定方法例3]
[測定方法例4]
図1は、本技術に係る電気的特性測定装置100の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る電気的特性測定装置100は、大別して、測定部1と、解析部2と、通知部3と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、表示部4、記憶部5、測定条件制御部6、温度制御部7、生体試料供給部8、薬剤供給部9、精度管理部10、駆動機構11、サンプル待機部12、撹拌機構13等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。
測定部1は、生体試料Sの電気的特性を経時的に測定する部位である。本技術において、生体試料Sとは特に限定されず、適宜自由に選択することができるが、例えば、血液試料とすることができる。なお、本技術において、「血液試料」とは、赤血球と血漿等の液体成分とを含む試料であればよく、血液自体に限定されるものではない。より具体的には、例えば、全血、血漿、又はこれらの希釈液及び/又は薬剤添加物等の血液成分を含有する血液体試料等が挙げられる。前記薬剤としては、例えば、抗凝固剤や抗凝固剤に対する薬剤等が挙げられる。より具体的には、例えば、カルシウム水溶液、各種血液凝固因子、各種凝固薬剤、ヘパリン中和剤、線溶系阻害剤、血小板阻害剤、血小板活性化剤等が挙げられる。
測定部1は、生体試料保持部110を備えていてもよい。生体試料保持部110は、測定対象の生体試料Sが保持される部位である。
生体試料保持部110として容器111を用いる場合、その具体的な形態は特に限定されず、測定対象の生体試料Sを保持可能であれば、円筒体、断面が多角(三角、四角或いはそれ以上)の多角筒体、円錐体、断面が多角(三角、四角或いはそれ以上)の多角錐体、或いはこれらを1種又は2種以上組み合わせた形態など、生体試料Sの状態や種類等に応じて、適宜自由に設計することができる。
生体試料保持部110として容器保持部112を用いる場合、その具体的な形態は特に限定されず、測定対象の生体試料Sが収容された容器111を保持可能であれば、自由に設計することができる。
測定部1は、印加部120を備えていてもよい。印加部120は、生体試料保持部110に保持された生体試料Sと接触する一対の電極121a、121bに、交番電圧を印加する部位である。より具体的には、例えば、印加部120は、測定を開始すべき命令を受けた時点又は装置10の電源が投入された時点を開始時点として、一対の電極121a、121bに電圧を印加する。更に具体的には、印加部120は、設定される測定間隔又は後述する測定条件制御部6において制御された測定間隔ごとに、電極121a、121bに対して、設定される周波数又は後述する測定条件制御部6において制御された周波数の交流電圧を印加する。
電極121a、121bは、測定時に生体試料Sと接触し、生体試料Sに必要な電圧を印加するために用いられる。本技術において、電極部121a、121bの数は、生体試料Sのインピーダンスを測定することが可能であれば特に限定されず、一対以上の電極を自由に配置することができる。
接続部122は、印加部120と電極121a、121bとを、電気的に接続する部位である。接続部122の具体的な形態は特に限定されず、印加部120と電極121a、121bとを電気的に接続することが可能であれば、適宜自由な形態に設計することができる。
解析部2は、測定部1での測定中に、電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、生体試料Sの状態変化を解析する部位であり、解析部2では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる。具体的には、例えば、後述する解析例1〜3で示すような処理を行う。これにより、リアルタイム性の保ったアルゴリズムをカバーすることができるため、測定中に、リアルタイムにできるだけ近い時間で、ユーザーに解析結果を返すことができる。また、生体試料Sの状態変化などに起因する誤判定のリスクも軽減できる。
図3は、1MHz及び10MHzの誘電率における、典型的な血液凝固プロセスの場合の経時変化データ(血液凝固カーブ)を示した図面代用グラフであり、図4は、典型的な血液凝固プロセスの場合の、1MHzの一次微分及び10MHzの一次微分を示した図面代用グラフである。また、図5は、典型的な血液凝固プロセスの場合の、経時変化データと一次微分の差を示した図面代用グラフである。なお、図3中、矢印で示している点は、所定の特徴点(解析出力情報の基本)を示す。
本解析例2では、上述した解析例1と同じフローで、一次微分を算出することに加え、1MHzと10MHzの周波数間の相関係数を求め、解析を行う。具体的には、例えば、T1_2を検出してから、1分間測定を行い、T1_2の2分前から1分後の測定までをもって、1MHzと10MHzの相関係数を算出する。相関係数は設定の閾値(例えば、0.95)より大きい場合、血沈に異常があると判定し、凝固解析を終了とする。
図10に示すような、赤血球の沈降が非常にゆっくり進んで、血液凝固も基本的にしていない血液試料の経時変化データ(すなわち、非血液凝固かつ低血沈のデータ)では、T10_1の誤検出が起きる可能性がある。図10で示したデータでは、通常の検体(健常者由来の血液試料)で観測されるような1MHzでの誘電率の減少は見られないが、10MHzでの誘電率の増加は観測されている。このようなデータでは、T10_1が算出・出力されるが、この10MHzでの誘電率の増加は血液凝固によるものではなく、赤血球の沈降によるものである。血液凝固であれば、その後、1MHzでの誘電率の減少も観測されるはずだからである。しかし、このような経時変化データをリアルタイムで実施することが必要であるため、本解析例3では、このような場合について検討する。
通知部3は、解析部2での解析結果を、特定の時点で通知する部位である。通知部3は、例えば、生体試料Sを血液試料とした場合、測定中に、上記表1で示した解析結果などが得られた場合にのみ、通知信号を発生し、その結果をリアルタイムでユーザーに通知する。これにより、解析結果が確定された特定の時点でのみユーザーに解析結果が通知されるため、誤判定の結果をユーザーに見せないで済み、ユーザビリティが向上する。
電気的特性測定装置100は、表示部4を更に備えていてもよい。表示部4は、測定部1で測定された電気的特性の経時変化データ、解析部2での解析結果、通知部3からの通知結果等を表示する部位である。表示部4の構成は特に限定されず、例えば、表示部4として、ディスプレイやプリンタ等を採用することができる。また、本技術において、表示部4は必須ではなく、外部の表示装置を接続することでもよい。
電気的特性測定装置100は、記憶部5を更に備えていてもよい。記憶部5は、測定部1で測定された電気的特性の経時変化データ、解析部2での解析結果、通知部3からの通知結果等を記憶する部位である。記憶部5の構成は特に限定されず、例えば、記憶部5として、例えば、ハードディスク(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive)等を採用することができる。また、本技術において、記憶部5は必須ではなく、外部の記憶装置を接続することでもよい。
電気的特性測定装置100は、測定条件制御部6を更に備えていてもよい。測定条件制御部6は、測定部1における測定時間及び/又は測定周波数等を制御する部位である。
電気的特性測定装置100は、温度制御部7を更に備えていてもよい。温度制御部7は、生体試料保持部110における温度を制御する部位である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、この温度制御部7は必須の部位ではないが、測定対象である生体試料Sを測定に最適な状態に保つためには、備えることが好ましい。
電気的特性測定装置100は、生体試料供給部8を更に備えていてもよい。生体試料供給部8は、生体試料保持部110に生体試料Sを自動的に供給する部位である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、この生体試料供給部8は必須の部位ではないが、生体試料供給部8を備えることで、各工程をオートマチックに行うことができる。
電気的特性測定装置100は、薬剤供給部9を更に備えていてもよい。薬剤供給部9は、生体試料保持部110に1種又は2種以上の薬剤を自動的に供給する部位である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、この薬剤供給部9は必須の部位ではないが、薬剤供給部9を備えることで、各工程をオートマチックに行うことができる。
電気的特性測定装置100は、精度管理部10を更に備えていてもよい。精度管理部10は、測定部1の精度管理を行う部位である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、この精度管理部10は必須の部位ではないが、精度管理部10を備えることで、測定部1での測定精度を向上させることができる。
電気的特性測定装置100は、駆動機構11を更に備えていてもよい。駆動機構11は、様々な目的に応じて、測定部1中の生体試料保持部110を動かすために用いられる部位である。例えば、生体試料Sとして血液試料を用いる場合、生体試料保持部110に保持された生体試料Sにかかる重力の方向を変化させる方向へ生体試料保持部110を動かすことで、血液試料中の沈降成分の沈降により、測定値に影響が生じるのを防ぐことができる。
電気的特性測定装置100は、サンプル待機部12を更に備えていてもよい。サンプル待機部12は、分取した生体試料Sを測定前に待機させる部位である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、このサンプル待機部12は必須の部位ではないが、サンプル待機部12を備えることで、電気的特性の測定を円滑に行うことができる。
電気的特性測定装置100は、撹拌機構13を更に備えていてもよい。撹拌機構13は、生体試料Sの撹拌、生体試料Sと薬剤との撹拌を行うための機構である。本技術に係る電気的特性測定装置100において、この撹拌機構13は必須の部位ではないが、例えば、生体試料Sに沈降性成分が含まれる場合や測定時に生体試料Sに薬剤を添加する場合などには、撹拌機構13を備えることが好ましい。
なお、本技術に係る電気的特性測定装置100の各部で行われる機能を、パーソナルコンピュータや、CPU等を含む制御部及び記録媒体(不揮発性メモリ(USBメモリ等)、HDD、CD等)等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータや制御部によって機能させることも可能である。
図13は、本技術に係る電気的特性測定システム200の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る電気的特性測定システム200は、大別して、測定部1と、解析部2、通知部3と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、表示部201、ユーザーインターフェース202、サーバ203、測定条件制御部6、温度制御部7、生体試料供給部8、薬剤供給部9、精度管理部10、駆動機構11、サンプル待機部12、撹拌機構13等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、測定部1、解析部2、通知部3、測定条件制御部6、温度制御部7、生体試料供給部8、薬剤供給部9、精度管理部10、駆動機構11、サンプル待機部12、撹拌機構13については、上述した電気的特性測定装置100と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
表示部201は、測定部1で測定された電気的特性の経時変化データ、解析部2での解析結果、通知部3からの通知結果等を表示する部位である。表示部201の構成は特に限定されない。なお、前述した図3〜12では、表示部201に表示されるデータの一例を示している。
ユーザーインターフェース202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202を通じて、電気的特性測定システム200の各部位にアクセスすることができる。
サーバ203は、測定部1での経時変化データ及び/又は解析部2での解析結果を記憶する記憶部を少なくとも備え、ネットワークを介して、少なくとも測定部1及び/又は解析部2と接続されている部位である。本技術に係る電気的特性測定システム200が、このサーバ203を備えることで、ユーザビリティを向上させることもできる。
本技術に係る電気的特性測定方法は、測定工程と、解析工程と、通知工程と、を少なくとも行う方法である。測定工程で行う具体的な方法は、上述した電気的特性測定装置100の測定部1で行われる測定方法と、解析工程で行う具体的な方法は、装置100の解析部2で行われる解析方法と、通知工程で行う具体的な方法は、装置100の通知部3で行われる通知方法と、それぞれ同一であるため、ここでは説明を割愛する。以下、本技術に係る電気的特性測定方法を用いた測定方法例について、図14〜17を参照しながら説明する。
図14は、本技術に係る電気的特性測定方法の一例を示したフロー図であり、上述した解析例1に対応している。
図15は、本技術に係る電気的特性測定方法の、図14とは異なる一例を示したフロー図であり、上述した解析例2に対応している。
図16は、本技術に係る電気的特性測定方法の、図14及び15とは異なる一例を示したフロー図であり、上述した解析例3に対応している。
なお、本技術に係る電気的特性測定方法では、図17で示すように、上述した図14〜16で行ったフローを包含するような実施形態で実施することもできる。
(1)
生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも備え、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定装置。
(2)
前記解析部では、複数の経時変化データを用いる、(1)記載の電気的特性測定装置。
(3)
前記解析部では、前記所定の特徴点における値が予め定められた閾値を超えた時点を検出し、前記複数の経時変化データ間で前記時点における電気的特性の変動を比較する、(2)記載の電気的特性測定装置。
(4)
前記解析部では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析する、(2)記載の電気的特性測定装置。
(5)
前記解析部では、前記所定の特徴点における値が予め定められた判定基準に適合するか否かを解析する、(1)記載の電気的特性測定装置。
(6)
前記生体試料は、血液試料である、(1)から(5)のいずれかに記載の電気的特性測定装置。
(7)
前記電気的特性は、特定の周波数における誘電率である、(1)から(6)のいずれかに記載の電気的特性測定装置。
(8)
生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも有し、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定システム。
(9)
更に、前記測定部での経時変化データ及び/又は前記解析部での解析結果を記憶する記憶部を少なくとも備えるサーバを有し、
前記サーバは、ネットワークを介して、前記測定部及び/又は前記解析部と接続されている、(8)記載の電気的特性測定システム。
(10)
生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定工程と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析工程と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知工程と、
を少なくとも行い、
前記解析工程では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いる電気的特性測定方法。
(11)
前記解析工程では、複数の経時変化データを用いる、(10)記載の電気的特性測定方法。
(12)
前記解析工程では、前記所定の特徴点における値が予め定められた閾値を超えた時点を検出し、前記複数の経時変化データ間で前記時点における電気的特性の変動を比較する、(11)記載の電気的特性測定方法。
(13)
前記解析工程では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析する、(11)記載の電気的特性測定方法。
(14)
前記解析工程では、前記所定の特徴点における値予め定められた判定基準に適合するか否かを解析する、(10)記載の電気的特性測定方法。
(15)
生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部、
として、コンピュータに機能させ、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用いるためのプログラム。
1:測定部
110:生体試料保持部
111:容器
112:容器保持部
120:印加部
121a、121b:電極
122:接続部
2:解析部
3:通知部
4:表示部
5:記憶部
6:測定条件制御部
7:温度制御部
8:生体試料供給部
9:薬剤供給部
10:精度管理部
11:駆動機構
12:サンプル待機部
13:撹拌機構
200:電気的特性測定システム
201:表示部
202:ユーザーインターフェース
203:サーバ
S:生体試料
Claims (7)
- 生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも備え、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用い、
前記解析部では、複数の経時変化データを用い、
前記解析部では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析する、電気的特性測定装置。 - 前記生体試料は、血液試料である、請求項1記載の電気的特性測定装置。
- 前記電気的特性は、特定の周波数における誘電率である、請求項1又は2記載の電気的特性測定装置。
- 生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部と、
を少なくとも有し、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用い、
前記解析部では、複数の経時変化データを用い、
前記解析部では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析する、電気的特性測定システム。 - 更に、前記測定部での経時変化データ及び/又は前記解析部での解析結果を記憶する記憶部を少なくとも備えるサーバを有し、
前記サーバは、ネットワークを介して、前記測定部及び/又は前記解析部と接続されている、請求項4記載の電気的特性測定システム。 - 生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定工程と、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析工程と、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知工程と、
を少なくとも行い、
前記解析工程では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、
前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用い、
前記解析工程では、複数の経時変化データを用い、
前記解析工程では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析する、電気的特性測定方法。 - 生体試料の電気的特性を経時的に測定する測定部、
前記測定中に、前記電気的特性の経時変化データをリアルタイムで見直し、前記生体試料の状態変化を解析する解析部、
前記解析部での解析結果を、特定の時点で通知する通知部、
として、コンピュータに機能させ、
前記解析部では、前記電気的特性の経時変化データの中から所定の特徴点を検出し、前記所定の特徴点の前及び/又は後の期間における経時変化データを用い、
前記解析部では、複数の経時変化データを用い、
前記解析部では、前記複数の経時的変化データ間の相関係数を算出し、前記相関係数が予め定められた閾値を超えたか否かを解析するためのプログラム。
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