JPH0287042A - 赤血球変形能測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、赤血球が様々な状態に変形する能力、すな
わち赤血球の変形能を測定する赤血球変形能測定装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

赤血球は通常、約８μ前後の直径を有しているが、直径
数μ足らずの毛細管内を自由に通過することができるの
は、赤血球が変形能を有しているためである。また赤血
球変形能測定装置は、微小循環障害などの診断に役立て
ることができる。

従来、赤血球の変形能を測定する装置として、フィルタ
濾過装置や高すり応力変形装置などが知られ、またそれ
らの中にも種々の装置があった。

しかし、これらは測定に手間を要し、また赤血球１個に
注目した場合赤血球全体の平均的な値が得られず、反対
に赤血球全体に注目した場合赤血球１個１個についての
情報が全く得られない等の問題点があった。

これに対して、本出願人は特開昭５８−８３２３１号公
報に開示された発明により、血液希釈液を細孔に通過さ
せ赤血球と血液希釈液との電気的差異に基づいて赤血球
を検出する手段、すなわち血液希釈液および一対の電極
を仕切る絶縁体に細孔を形成するとともに前記細孔に前
記血液希釈液を通過させる圧力を付与する液体制御装置
を有して前記電極間に電圧を印加し赤血球が前記細孔を
通過するごとに前記電極間に現れる赤血球検出信号を出
力する粒子検出手段、いわゆる自動血球計数装置を用い
て、血液希釈液を直径３μ前後の孔隙を多数有するフィ
ルタに通過させた後、前記細孔を通過させることにより
、赤血球の変形能を正確に測定できる赤血球変形能測定
装置を提供した。

この赤血球変形能測定装置は、赤血球を１個ずつ検出し
ており、検出パルスの高さが赤血球の大きさに比例する
ことから、検出パルスの大きさを見ることにより赤血球
の状態をモニタすることができ、かつ測定が容易であり
、さらに血液中の赤血球の平均の変形能を得ることがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この赤血球変形能測定装置は、前記細孔の前に
フィルタを配置する必要があるため、粒子検出手段であ
る従来の自動血球計数装置をそのまま利用することがで
きず、構造の変更を要した。

また、フィルタを通過した赤血球のみを計数でき、血液
希釈液中の赤血球数を計数することができないため、自
動血球計数装置としての本来の機能が失われ、別に赤血
球数を求める装置が必要となった。

したがって、この発明の目的は、フィルタを用いること
なく赤血球の変形能を測定でき、しかも赤血球数を同時
に求めることができる赤血球変形能測定装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の赤血球変形能測定装置は、血液希釈液および
一対の電極を仕切る絶縁体に細孔を形成するとともに前
記細孔の入口側と出口側の前記血液希釈液に圧力差を付
与する液体制御装置を有して前記電極間に電圧を印加し
赤血球が前記細孔を通過するごとに前記電極間に現れる
赤血球検出信号を出力する粒子検出手段と、前記液体制
御装置を制御して前記圧力差の大きさを切り換える圧力
切換手段と、前記赤血球検出信号を処理して前記赤血球
の体積に比例した粒度信号を出力する信号処理手段と、
前記粒度信号より前記圧力差毎に粒度分布を作成する粒
度分布作成手段と、前記粒度分布の各々の粒度分布幅等
の粒度分布解析値を算出する粒度分布解析手段と、前記
圧力差毎の前記粒度分布解析値を比較して前記粒度分布
解析値の比等の比較値を算出する変形能算出手段とを備
えたものである。

（作　用） この発明の赤血球変形能測定装置は、粒子検出手段の赤
血球検出信号を処理して赤血球の体積に比例した粒度信
号を出力し、粒度信号より粒度分布を作成しさらに粒度
分布の粒度分布解析値を算出する。また圧力切換手段に
より細孔の入口側と出口側との圧力差を変えて前記と同
様に粒度分布解析値を算出し、これらの複数の粒度分布
解析値の比較値を算出する。赤血球の変形能の大きさと
前記圧力差の異なる粒度分布解析値の比較値との間には
因果関係があるので、この比較値は血液希釈液の赤血球
の変形能の大きさを表すこととなる。

したがって、従来のフィルタを用いることなく赤血球の
変形能を測定でき、しかも赤血球数を同時に求めること
ができる。

（実施例） この発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づいて説
明する。すなわち、この赤血球変形能測定装置は、粒子
検出手段１と、圧力切換手段２と。

信号処理手段３と１粒度分布作成手段４と１粒度分布解
析手段１３と、変形能算出手段１４とを有する。

粒子検出手段１は、第２図に示すように、血液希釈液５
および一対の電極９，１０を仕切る絶縁体７に細孔６を
形成するとともに細孔６の入口側と出口側の血液希釈液
５に圧力差を付与する液体制御装置１１を有して電極９
．１０間に電圧を印加し赤血球が細孔６を通過するごと
に電極９，１０間に現れる赤血球検出信号を出力するも
のである。

第２図では、絶縁体７は容器８内に浸漬された検出器を
実施例とし、細孔６を通して血液希釈液５を吸引圧によ
り容器８側から検出器の内部側に吸引する液体制御装置
１１を検出器に設けている。

１２は検出回路であり、赤血球が細孔６を通過するたび
に赤血球と血液希釈液５との電気的インピーダンスの差
に基づいて、赤血球の大きさに比例したパルス状の信号
を発生する。

この粒子検出手段１より得られる赤血球検出信号の詳細
を第３図により説明する。すなわち、第３図ば細孔６付
近を拡大して示した説明図であり、絶縁体７の細孔６を
通してのみ第２図の電極９１０間に電流が流れるように
電極９，１０間に電圧が印加されている。

赤血球検出信号の波形は、細孔６における赤血球の粒子
１６のたとえば通過経路イル二に対応して第４図のイ′
〜二′のようになる。ただし、図は赤血球の通過を重ね
て表しており、実際には各状態が別個に起こる程度に懸
濁液の赤血球濃度は言周整されている。

第４図において、波形イ′は、細孔６の壁面のごく近く
を赤血球の粒子１６が通過する、通過経路イの場合のも
のであり、細孔６の入口および出口で鋭い波高値のピー
クを示し、２つのピークの間にはゆるやかな谷がある。

この波形イ′のような形状の信号を以下、谷波形の信号
と呼ぶ。

波形口′は、細孔６の中心近くを２つの粒子１６が近接
して通過する、通過経路口の場合のものであり、２つの
ピークの間に深い谷がある。

波形ハ′は、細孔６の丁度中心を粒子１６が通過する、
通過経路ハの場合のものであり、ピークが１つである対
象形のきれいな波形を示している。

この波形ハ′のような形状の信号を以下、単一ピーク波
形の信号と呼ぶ。

波形二′は、入口では細孔６の壁面近くを、出口では中
心付近を通るように斜めに通過する、通過経路二の場合
のものであり、入口付近でのみ鋭いピークを示している
。

このように細孔６の入口、出口の壁面近くを粒子１６が
通過したときに波形が鋭いピークを示すのは、この付近
（いわゆる細孔６のエツジ部分）の電流密度が高いため
である。また粒子１６が細孔６の中心を通過したときよ
りも細孔６の壁面近くを通過したときの方が波形の幅が
長いのは、壁面近くでは流速が遅くなっており、中心部
を通過したときよりも粒子１６の通過に時間がかかるた
めである。

なお、この粒子検出手段１は、粒子が細孔を通過する流
路を中心部の狭い範囲に流体力学的に絞る、いわゆる「
シースフロー」を形成した装置とは異なる。また仮に同
じ大きさの粒子１６が細孔６を通過した場合でも、その
通過経路の違いによって波形のピークの波高値は異なる
ことになるが、細孔の長さがその径よりも長いときには
、粒子の通過経路には無関係に粒子検出波形の中央の波
高値が粒子の体積に正確に比例するという性質を有する
ので、単一ピーク波形の信号に対してはピークの波高値
を検出し、谷波形の信号に対しては谷の部分の波高値を
検出することにより、粒子の体積に比例した大きさの赤
血球検出信号を得ることができる（たとえば、特開昭６
０−２５７３４２号、特願昭６２−１３７２９９号）。

圧力切換手段２は、液体制御装置１１により細孔６の入
口側と出口側との間に付与される圧力差の大きさを切り
換えるものである。具体的には液体制御装置１１の液体
駆動力を制御することとなる。

信号処理手段３は、赤血球検出信号を処理して赤血球の
体積に比例した粒度信号を出力するものである。実施例
では、第５図に示す波形処理により、粒子１６の体積に
比例した波高値を有する粒度信号を得ている。すなわち
、第１のピークホールド手段１７に赤血球検出信号を人
力するとたとえば谷波形の信号Ｍ１はその最初のピーク
である第１のピークホールド値Ｍ２が得られる。つぎに
第１の差信号発生手段１８により第１のピークホールド
値Ｍ２と谷波形の信号Ｍ１との差である第１の差信号Ｍ
４が得られ、第２のピークホールド手段１９により第１
の差信号Ｍ４の最初のピークである第２のピークホール
ド値Ｍ５が得られ、第２の差信号発生手段２０により第
１のピークホールド値Ｍ２と第２のピークホールド値Ｍ
５との差である第２の差信号Ｍ６が得られ、この第２の
差信号Ｍ６が谷波形の信号Ｍ１の谷Ｍ３の波高値、すな
わち粒子１６の体積に比例した波高値となる。

このブロックの具体的な回路構成は、たとえば特願昭６
２−１３７２９９号に示されたものと同様であるので説
明を省略する。

また、単一ピーク波形の信号の場合には、第１のピーク
ホールド値Ｍ２の信号を第２の差信号発生手段２０にお
いて差をとらないで出力させることにより、粒子１６の
体積に比例した波高値となる、単一ピーク波形のピーク
の波高値を得ることができる。なお、単一ピーク波形の
波高値については、通常のピークホールド回路によって
も検出可能である。こうして、各赤血球検出信号から赤
血球の体積に正確に比例した波高値を有する粒度信号が
得られる。

粒度分布作成手段４は、粒度信号より前記圧力差毎に粒
度分布を作成するものである。粒度分布作成手段４には
種々の構成例があり得るが、入力される粒度信号の波高
値をＡ／Ｄ変換したのち、そのデジタル値に応じて入力
信号をクラス分けし、各クラス毎に入力信号数を蓄積、
記憶し、後述の第６図および第７図に示すような、信号
強度に対する頻度分布図すなわち粒度分布図を描くよう
にしたものが一般的である。すなわち、単一ピーク波形
信号についてはピークの波高値を、谷波形信号について
は谷の部分の波高値を検出し、その波高値を用いて頻度
分布図を描くと、−個一個の粒子の体積を忠実に反映し
た正確な粒度分布図が得られる。これは、ラテックス粒
子を用いた場合にいて、前記特願昭６２−１３７２９９
号により確認されている。

粒度分布解析手段１３は、前記粒度分布の各々の粒度分
布幅等の粒度分布解析値を算出するものである。粒度分
布の解析値としては、解析値として最も好ましい前記粒
度分布幅のほか、分布の平均値、最＠値、平均粒子体積
その他が知られている。

変形能算出手段１４は、前記圧力差毎の粒度分布解析値
を比較して前記粒度分布解析値の比等の比較値を算出す
るものである。この比較値は赤血球の変形能に関係し、
比較値が大きい程、赤血球の変形能が大きいことを表す
。

具体的に説明すると、第６図は健常者の赤血球を浮遊さ
せた血液希釈液５について、粒度分布作成手段４より得
た粒度分布図である。第６図において横軸は信号強度す
なわち粒子の大きさを表し、縦軸は頻度を表す。また図
中の実線の曲線Ｐ１は吸引圧２５０■ｎＨｇのときの、
点線の曲線Ｐ２は１５０ｍｍＨＨのときの、−点鎖線の
曲線Ｐ３は５０ｍｍ）（Ｈのときの、それぞれ粒度分布
を表す。また、図の中央部にある大きな分布は赤血球の
分布Ｑ１であり、左方にある小さな分布は血小板の分布
Ｑ２である。

この粒度分布を詳細に検討すると、赤血球の分布Ｑ１に
おいて、血液希釈液５の吸引圧の圧力によって粒度分布
の形状とくに分布の広さが変化していることがわかる。

この原因はつぎのように考えられる。

すなわち、赤血球が第３図の細孔６を通過するときには
大きなすり応力を受けるが、周知の通り、健常者の赤血
球は大きな変形能を有しているので、細孔６を通過する
とき健常者の赤血球は大きく変形する。変形の程度はす
り応力の大きさによって左右され、すり応力の大きさは
吸引圧の強弱によって変化する。一方赤血球が変形する
と、検出される信号波形の波高値に影響を与え、とくに
電流密度が高くなっている、細孔６のエツジ付近を、変
形された赤血球が通過すると、赤血球の変形の程度によ
って波高値は大きく変動する。その結果、第６図の曲線
Ｐ１のように、吸引圧が高くてより大きく赤血球が変形
されている吸引圧２５０ｍｍＨｇの場合に、赤血球の粒
度分布の幅が広くなっている。

一方、第７図は、赤血球に固定化処理を施して作成され
た固定赤血球を試料として測定したとき得られた粒度分
布図であり、条件は第６図の場合と同じである。固定赤
血球の場合には、吸引圧を変化させても赤血球の粒度分
布の形状あるいは分布の幅はほとんど変化していない。

これは、固定赤血球がほとんど変形能を持たないためで
ある。

以上のことから、吸引圧を変化させたときの赤血球の粒
度分布幅等の形状の変化を見ることによって、赤血球の
変形能を知ることができる。すなわち、赤血球の変形能
と、粒度分布解析値の比較値として得られる粒度分布の
形状の変化の程度との間に因果関係があることが理解さ
れる。

さらに、この変形能算出手段１４においては、比較値を
変形能を直接表す数値に変換する。たとえば、あらかじ
めこの発明により得られる比較値と従来法により得られ
る変形能との間の較正曲線を求め、変形能算出手段１４
に記憶しておき、その較正曲線にしたがって変形能を算
出し、出力するようにしてもよい。もっとも、赤血球の
変形能を表す標準的な方法は、現在のところ存在しない
ので、この発明における比較値をそのまま赤血球の変形
能として出力するようにしてもよい。

この実施例によれば、粒子検出手段１の赤血球検出信号
を処理して赤血球の体積に比例した粒度信号を出力し、
粒度信号より粒度分布を作成しさらに粒度分布の粒度分
布解析値を算出する。また圧力切換手段２により細孔６
の入口側と出口側との圧力差を変えて前記と同様に粒度
分布解析値を算出し、これらの複数の粒度分布解析値の
比較値を算出する。赤血球の変形能の大きさと前記圧力
差の異なる粒度分布解析値の比較値との間には因果関係
があるので、この比較値は血液希釈液の赤血球の変形能
の大きさを表すこととなる。したがって、従来のフィル
タを用いることなく赤血球の変形能を測定できる。

しかも、フィルタを用いないため、測定試料の赤血球検
出信号をカウントすることができるので、赤血球数を同
時に求めることができる。その結果、従来のように赤血
球の変形能を測定する装置と赤血球数を求める装置とを
別々の装置としていた場合よりも、はるかに簡単な構成
とすることができる。

〔発明の効果〕

１に の発明の赤血球変形能測定装置によれば、粒子検出手段
の赤血球検出信号を処理して赤血球の体積に比例した粒
度信号を出力し、粒度信号より粒度分布を作成しさらに
粒度分布の粒度分布解析値を算出する。また圧力切換手
段により細孔の入口側と出口側との圧力差を変えて前記
と同様に粒度分布解析値を算出し、これらの複数の粒度
分布解析値の比較値を算出する。赤血球の変形能の大き
さと前記圧力差の異なる粒度分布解析値の比較値との間
には因果関係があるので、この比較値は血液希釈液の赤
血球の変形能の大きさを表すこととなる。したがって、
従来のフィルタを用いることなく赤血球の変形能を測定
でき、しかも赤血球数を同時に求めることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略説明図、第２図は粒
子検出手段の概略図、第３図は粒子が細孔を通過する過
程を説明した説明図、第４図は細孔を通過する粒子の各
種の赤血球検出信号の波形図、第５図は信号処理手段の
ブロック図、第６図は異なる吸引圧下における健常者赤
血球の粒度分布図、第７図は異なる吸引圧下における固
定赤血球の粒度分布図である。 １・・・粒子検出手段、２・・・圧力変換手段、３・・
・信号処理手段、４・・・粒度分布作成手段、５・・・
血液希釈液、６・・・細孔、１１・・・液体制御装置、
１３・・・粒度分布解析手段、１４・・・変形能算出手
段、第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 血液希釈液および一対の電極を仕切る絶縁体に細孔を形
   成するとともに前記細孔の入口側と出口側の前記血液希
   釈液に圧力差を付与する液体制御装置を有して前記電極
   間に電圧を印加し赤血球が前記細孔を通過するごとに前
   記電極間に現れる赤血球検出信号を出力する粒子検出手
   段と、前記液体制御装置を制御して前記圧力差の大きさ
   を切り換える圧力切換手段と、前記赤血球検出信号を処
   理して前記赤血球の体積に比例した粒度信号を出力する
   信号処理手段と、前記粒度信号より前記圧力差毎に粒度
   分布を作成する粒度分布作成手段と、前記粒度分布の各
   々の粒度分布幅等の粒度分布解析値を算出する粒度分布
   解析手段と、前記圧力差毎の前記粒度分布解析値を比較
   して前記粒度分布解析値の比等の比較値を算出する変形
   能算出手段とを備えた赤血球変形能測定装置。