JPH08206101A

JPH08206101A - 非侵襲血液分析装置

Info

Publication number: JPH08206101A
Application number: JP7128420A
Authority: JP
Inventors: Ken Ishihara; 謙石原; Hiroshi Yamamoto; 博山本; Mitsuru Watanabe; 充渡辺; Kaoru Asano; 薫浅野; Akio Suzuki; 明男鈴木; Yasunori Maekawa; 泰範前川; Yasuhiro Takachi; 泰浩高地
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-08-13
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: EP0714628B1; DE69527916D1; JP3497012B2; EP0714628A1; DE69527916T2

Abstract

(57)【要約】【目的】生体から血液を採取することなく、血管内の
所定の体積の血液を非侵襲的にコントラストよく撮像す
ることを目的とする。【構成】生体の一部に含まれる血管内の検出領域を照
明する光照射手段と、照明された検出領域を撮像する撮
像手段と、撮像手段によって撮像された画像を処理し、
前記検出領域中に含まれる血液成分を解析する解析手段
を備え、前記撮像手段が、検出領域からの光を集光する
対物レンズを備え、光照射手段は対物レンズの検出領域
に対する開口角よりも大きい角度で検出領域を照明する
よう構成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、非侵襲で血液の分析
を行う装置に関し、さらに詳しくは、生体の血管に流れ
る血液を光学的に計測し、血液検査に必要な血液成分を
分析する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液成分を分析することは、診断、治療
等のために極めて重要である。一般に血液検査は、生体
から血液を採取（採血）し、その試料を分析装置で分析
することにより行われている。しかし、この採血時には
生体に少なからぬ苦痛を与える上、採取された血液は、
分析装置が設置されている検査室に運ばれてから分析さ
れるため、診断中にリアルタイムで血液検査を行うこと
ができない。しかも、肝炎やエイズなどの感染症患者に
用いた採血用注射針での誤刺事故の懸念は常につきまと
うことである。

【０００３】そこで、生体から血液を採取することな
く、全く非侵襲的に血液検査が行える装置の開発が長年
にわたって要望されていた。また、そのような装置を、
患者のベットサイドに持って行けば、病態をリアルタイ
ムで把握することに有用となる。

【０００４】このような装置に関連する従来技術として
は、生体表面の観察部位に光を照射して千分の１秒程度
のシャッタ速度で周期的にビデオ撮像し、得られた各静
止画像から血流の不連続点を識別し、各静止画像上を順
次移動する血流不連続点の位置から血流速度を算出する
ようにしたビデオ顕微鏡や、眼球の結膜毛細血管の赤血
球を撮像する高速シャッタ付のビデオカメラを備えた分
析装置が知られている（例えば、特開平４−１６１９１
５号公報および特表平１−５０２５６３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】光を生体に照射した場合、皮膚表面で乱反
射される光が強い為、上記のような装置では、血管（血
液）をコントラストよく撮像することができず、得られ
る画像から定量的な解析を行うことが容易でない。

【０００７】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、生体内の血管および血液を精度よくまた
コントラストよく撮像し、撮像した画像から血液成分を
解析することにより、非侵襲で血液を分析することが可
能な装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、生体の一部に含まれる血管内の検出領域を照明する
光照射手段と、照明された検出領域を撮像する撮像手段
と、撮像手段によって撮像された画像を処理し、前記検
出領域中に含まれる血液成分を解析する解析手段を備
え、前記撮像手段が、検出領域からの光を集光する対物
レンズを備え、前記光照射手段は、対物レンズの検出領
域に対する開口角よりも大きい角度で検出領域を照明す
ることを特徴とする非侵襲血液分析装置を提供するもの
である。

【０００９】この分析装置は、非侵襲的に生体の血液を
分析することを特徴とし、また、生体とはヒトを含む哺
乳動物であるのが好ましい。またここでいう血液成分と
は、血液中の赤血球や白血球のような血球や、ヘモグロ
ビンやビリルビンやグルコースのような生体色素をい
う。

【００１０】生体の一部とは、皮下に血管を有する部
分、例えば、口唇、指、耳たぶ、眼球などを含むが、で
きるだけ外部からの光や接触物によって損傷を受けにく
い部分、たとえば口唇、指、耳たぶなどが好ましい。ま
た、血管内の検出領域とは、生体にありのままに存在す
る血管内の所定領域を意味する。すなわち、この発明で
は、この所定領域を検出領域と称する。

【００１１】この発明における光照射手段は、照明光を
撮像手段の対物レンズの外側から検出領域を照射する。
つまり、照明光は対物レンズの検出領域に対する開口角
よりも大きな角度で検出領域を照明する。従って、照明
光のうち生体の皮膚面で反射された光は、対物レンズの
開口角外に反射され、撮像手段には到達しないので、撮
像手段で撮像される画像のコントラストが向上する。

【００１２】この発明の光照射手段には、光源として、
レーザやハロゲンランプ又はタングステンランプのよう
な連続的に光を照射する連続光源、又はパルスレーザ
（例えば、Spectra-Physics 社製、7000シリーズ）やマ
ルチストロボ（例えば、（株）菅原研究所製、ＤＳＸシ
リーズ）やＸｅフラッシュランプのような断続的に光を
照射する断続光源を用いることができる。

【００１３】連続光源には、通常、光シャッターを組合
せて断続光源として用いることが好ましい。そして、光
シャッターとしては、公知の音響光学効果素子（acouns
to-optic modulator）又は電気光学効果素子（electro-
optic modulator)などを用いることができる。なお、こ
れらの断続光源の光照射（閃光）時間は、１万分の１秒
〜１０億分の１秒に設定することができる。

【００１４】また、光照射手段は上記光源に加えて、光
ファイバー、各種反射鏡、偏光素子、各種レンズ、プリ
ズム、スリットおよびフィルターなどを選択的に備え、
それらの組合せによって、光源からの光を検出領域へ導
出するようにしてもよい。

【００１５】さらに、光照射手段は、対物レンズの周り
に配置された複数の発光素子と、発光素子から出射され
る光を検出領域に導く光案内手段から構成することがで
きる。この場合、発光素子には、小型で安価であるとい
う点で、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイ
オード）やＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオー
ド）などを用いることが好ましい。

【００１６】また、光照射手段が対物レンズの周りに配
置された複数の発光波長の異なる発光素子と、発光素子
から出射される光を検出領域に導く光案内手段と、波長
の異なる発光素子を選択的に発光させる制御手段とによ
って構成してもよい。

【００１７】この場合、発光波長の異なる発光素子に
は、撮像対象の光吸収特性に対応させて、例えば、青色
ＬＥＤ（ピーク発光波長：４５０ｎｍ）、緑色ＬＥＤ
（ピーク発光波長：５６０ｎｍ）や赤色ＬＥＤ（ピーク
発光波長：６６０ｎｍ）などを用いることが好ましい。

【００１８】例えば、酸化ヘモグロビンは、４５０およ
び５６０ｎｍ付近で高い吸光度を有し、６６０ｎｍでの
吸光度は低い。従って、酸化ヘモグロビンの濃度を求め
るには、青色又は緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤによって検出
領域を照明し、差画像を解析すればよい。

【００１９】また、ビリルビンは、４５０ｎｍ付近で高
い吸光度を有し、５６０ｎｍでの吸光度は低い。従っ
て、ビリルビンの撮像には、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤに
よって検出領域を照明し、差画像を解析すればよい。

【００２０】なお、波長の異なる発光素子を選択的に発
光させる制御手段には、例えば、波長の異なる発光素子
へ選択的に給電可能なスイッチング機能付電源回路が用
いられる。

【００２１】この発明の撮像手段には、一般的な可視光
用、赤外光用又は紫外光用のＣＣＤ撮像素子を用いるこ
とができるが、例えば、シャッタ速度が１万分の１秒以
上の電子シャッタ機能を備えたＣＣＤ撮像素子、例えば
ソニー（株）製のＸＣ−７３ＣＥ，又はＸＣ−７５／７
５ＣＥ型（最大シャッタ速度５０万分の１秒の可変シャ
ッタ付）を用いることができる。

【００２２】また、撮像手段は、上記ＣＣＤ撮像素子に
加えて、光ファイバー、各種反射鏡、偏光素子、各種レ
ンズ、プリズム、スリット、フィルターおよびイメージ
インテンシファイアなどを選択的に備え、それらの組合
せによって検出領域からの反射光をＣＣＤ撮像素子に導
入するようにしてもよい。

【００２３】この発明においては、必要に応じて光照射
手段又は撮像手段が１万分の１秒乃至１０億分の１秒の
光照射又は撮像の時間で１画像を形成するように構成さ
れてもよい。例えば、生体を流れる赤血球を撮像するに
は、赤血球は、血管中を秒速１０ｍｍで移動するため、
１万分の１秒間に１ミクロンだけ移動し、撮像された赤
血球の画像ブレは赤血球の直径（１０ミクロン）の１０
％になる。

【００２４】この程度の画像ブレであれば、血管内の血
球の形態の解析および血球数の計数が可能であること
は、実験的に確認した。さらに、これを、１０万分の１
秒の時間で１画像を形成するようにすれば、画像ブレ
は、その１０分の１（１％）に、１００万分の１秒の時
間で形成すれば、１００分の１（０．１％）に抑制さ
れ、１画像の形成時間が短いほど、血球の形態および数
の解析精度は向上する。

【００２５】しかし、１画像の形成時間が短かくなるほ
ど、撮像手段の受光光量は少くなるため、光照射手段の
光量や撮像手段の受光感度を増大させる必要が生じる。
従って、１画像の形成時間は、１万分の１秒乃至１０億
分の１秒であることが好ましく、５万分の１秒乃至２０
万分の１秒であることがさらに好ましい。

【００２６】そして、１万分の１秒乃至１０億分の１秒
の光照射又は撮像の時間で１画像を形成するために、断
続光源を備えた光照射手段とＣＣＤ撮像素子を備えた撮
像手段とを組合せるか、又は連続光源を備えた光照射手
段と電子シャッタ付ＣＣＤ撮像素子を備えた撮像手段と
を組合せることができる。

【００２７】また、光照射手段と撮像手段は、解析手段
が複数の画像に基づいて血液成分を解析できるように、
複数の画像を所定の時間間隔で撮像するように構成され
ることが好ましい。

【００２８】なお、撮像手段は、撮像した画像を記録す
るための記録手段、例えば画像メモリやビデオテープレ
コーダや光磁気ディスク装置などをさらに備えてもよ
い。

【００２９】血液検査項目として、血液単位体積当たり
に存在する血球の個数を算出する場合には検出領域の体
積（容積）を知る必要がある。

【００３０】その検出領域の体積（容積）の算出は、例
えば次のような方法で行う。（１）撮像された画像面積、撮像手段の撮像可能深さ
（焦点深度）および撮像倍率から算出する。（２）光照射手段により血管内の所定体積の領域のみを
照明し、照明された領域を撮像する。（３）撮像された血管の検出領域での内径及び長さを計
測し、検出領域の体積を算出する。

【００３１】この発明の解析手段は、撮像手段によって
撮像された画像の前処理を行うため、各種フィルタ、γ
補正、補間、ジッター補正、色調変換、カラーバランス
補正、ホワイトバランス、シェーディング補正などの機
能を選択的に有するアナログおよび／またはディジタル
方式の画像処理手段を備えることが好ましい。

【００３２】さらに、解析手段は、血液成分を解析する
が、例えば赤血球および／又は白血球の数を算出する算
出手段、ヘマトクリット値を算出するヘマトクリット算
出手段、検出領域からの反射光強度を解析してヘモグロ
ビン量（ＨＧＢ）を算出するヘモグロビン量算出手段、
血球の形態から平均赤血球体積（ＭＣＶ）と平均血色素
量（ＭＣＨ）と平均血色素濃度（ＭＣＨＣ）を算出する
手段、血球の形態を解析して分類する手段、および細動
静脈もしくは毛細血管から得られた血球情報を中大動静
脈に対応する血球情報に換算する手段などを備えること
ができる。

【００３３】また、解析手段はヘモグロビン濃度を解析
する手段やビリルビン濃度を解析する手段やグルコース
濃度を解析する手段を備えていてもよい。なお、この解
析手段は、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、
例えばテキサツインスツルメンツ社製のＴＭＳ３２０Ｃ
３０を用いて構成してもよい。

【００３４】この発明の非侵襲血液分析装置は、光照射
手段から照射する光を血管内の検出領域に照射し、か
つ、照明された検出領域からの反射光を正しく（撮像ブ
レなく）撮像するために、少くとも生体の一部と、撮像
手段とを、相対的に固定する固定手段と、撮影手段のピ
ントを検出領域に対して安定化する安定化手段を備える
ことが望ましい。このような目的に対して、この装置
は、それ自体に又は別体として固定手段と安定化手段を
備えることが好ましい。このような手段の構造は、分析
装置と検出領域との関係で適宜設計され、また、検出領
域の存在する生体部位の形状と大きさに対応して決定さ
れる。たとえば、検出領域が口唇部の毛細血管である場
合には、図１７に示すような手段を用いることができ
る。また、検出領域が指の毛細血管である場合には図２
１に示すような手段を用いることができる。

【００３５】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。これによって、この発明が限定されるもの
ではない。実施例１図１はこの発明の実施例１の構成を示す構成説明図であ
る。図１に示すように、生体の皮膚面１６の内部に存在
する血管１２の検出領域Ｖを照明するための光照射手段
は、レーザ光源２２、光ファイバ２４およびスリット６
０から構成される。また、照明された検出領域Ｖを撮像
するための撮像手段は、シャッタ速度が１０万分の１秒
の電子シャッタ付のＣＣＤ４０、レンズ３８、偏光フィ
ルタ６１およびビデオシステム４４から構成される。

【００３６】そして、撮像手段に備えられたＣＣＤ４０
によって撮像された画像を処理し、検出領域Ｖ中に含ま
れる血球の形態および／又は数を解析する解析手段は、
画像処理回路４６、赤血球数算出手段４８、平均赤血球
容積算出手段５０、ヘモグロビン量算出手段５２、ヘマ
トクリット値算出手段５４Ａ、平均血色素量算出手段５
４Ｂ、平均血色素濃度算出手段５４Ｃ、白血球数算出手
段５６Ａ、白血球分類手段５６Ｂおよび血流速算出手段
５７を備える。

【００３７】そして、ＣＣＤ４０は、レーザ光によって
照明された検出領域Ｖを１０万分の１秒の撮像時間（シ
ャッタ速度）で撮像する毎に１フレームの画像を形成す
る。この実施例では、図２に示されるように、光照射手
段により、血管１２の血流方向１４に対して斜め方向の
断面で輪切り状に断面積Ｓ、厚さＴの薄片状の検出領域
Ｖを形成し、領域Ｖ中に存在する血球を撮像する。な
お、図１では、皮膚面１６以下を便宜上、拡大して描い
ている。

【００３８】光源２２は分析装置本体２０内に納められ
ている。また、光ファイバ２４の先端部、スリット６
０、ＣＣＤ４０、レンズ３８および偏光フィルタ６１は
プローブ５８に納められている。光源２２の出射するレ
ーザ光は、光ファイバ２４の先端を出てからスリット６
０で規制されて、厚さＴの薄い帯状の光ビーム（スリッ
ト光）になって、生体を照射する。プラスチック又はガ
ラスの透明板６６は、プローブ先端５９を皮膚面１６に
密着させることにより安定な画像を得るためのものであ
る。

【００３９】上記光ビーム（スリット光）が血管１２を
横切ると、血管の特定領域だけが照射され、検出領域Ｖ
が形成される。領域Ｖからの反射光は、偏光フィルタ６
１およびレンズ３８を介してＣＣＤ４０の受光面で受光
され、撮像された画像は伝送路４２を介してビデオシス
テム４４に記録される。ここでは、領域Ｖからの反射光
を輪切り状の断面６２の方向から撮像するために、カメ
ラによる撮影技術として知られるアオリ撮影法を応用し
ている。すなわち、断面６２と、レンズ３８と、ＣＣＤ
４０の撮像面とを光軸に対してアオリ撮影のできる位置
関係にしているので断面６２全体にピントの合った像が
撮像される。

【００４０】断面積Ｓは、撮像された断面の画像面積を
撮像倍率の二乗で除算することにより求められる。厚さ
Ｔすなわち帯状光ビームの厚さは、スリット６０のスリ
ット幅から既知であるから、領域Ｖの体積は計算で求め
られる。

【００４１】また、撮像された断面の画像を所定面積の
ウインドウで切出し、そのウインドウ面積を撮像倍率の
二乗で除した値に厚さＴを乗じて領域Ｖの体積としても
よい。

【００４２】領域Ｖの厚さＴは、例えば１０ミクロン程
度に薄く形成されるので、ＣＣＤで撮像される平面画像
に血球が重なって写る確率は高くないが、仮に重なって
いても、２つの血球が完全に上下に重なっていない限
り、画像処理によって血球を一個ずつ画像上で識別して
いくことが容易である。

【００４３】なお、一枚（１フレーム）の画像からだけ
でも上記のように血球数を算出することは可能である
が、この実施例では、解析精度を上げるために、十数枚
ないし数百フレームの画像を連続撮影するようにしてい
る。つまり、本来なら血管内の広い範囲の血球分布を求
め、それに基づいて各指数を算出すべきであるが、ここ
では、これに代り、血管内の同一検出領域を連続撮像し
た複数の画像から血球分布を求め、それに基づいて統計
的に信頼しうる各指数を算出している。

【００４４】撮像手段に高速ゲート付イメージインテン
シファイヤを使用した場合には、血管への光照射量が少
なくても鮮明な画像が得られるので、生体への光照射に
よる熱傷等の心配がなく、光源も低いパワーのものでよ
い。

【００４５】図１に示すように光学系を一体として一つ
のプローブ５８中に納めることにより、コンパクトで取
り扱いが容易となり、プローブ先端５９を透明板６６を
介して皮膚面１６に押し当てるだけで測定が可能とな
る。

【００４６】図１７はプローブ５８を装着装置に装着し
て被験者に固定して口唇部の血管を測定する状態を示す
説明図であり、１００ａは被験者の前額部にプローブ装
着装置１００を固定する額部固定部、１００ｂは被験者
の顎部にプローブ装着装置１００を固定する顎部固定部
である。図のようにプローブ装着装置を用いて、検出領
域としての口唇部にプローブ５８を安定化手段、たとえ
ば、透明板６６を介して密着させると、透明板６６の摩
擦作用により、プローブ５８の先端が被験者の皮膚面に
固着してプロープ５８の先端と口唇部との相対的な微小
振動が抑制されるため、撮像系のピントが安定すると共
に、検出領域の機械的なブレが防止される。

【００４７】また、受光系に偏光フィルタ６１を備える
ようにすると、不要な散乱光成分が除去でき、さらにコ
ントラストのよい画像が得られる。この際、照射系には
偏光フィルタが無くても、受光系のフィルタだけでもコ
ントラストはかなり改善されるが、照射系にも偏光フィ
ルタを備えるか、直線偏光レーザーを偏波面保存ファイ
バーで導くなどの方法を用いることが好ましい。

【００４８】なお、図１、図２では、血管１２の血流方
向１４に対して斜め方向の断面で輪切り状に、検出用体
積領域Ｖを形成したが、図３に示すように、血管１２の
血流方向１４に垂直な断面で輪切り状に、直径Ｗ、厚さ
Ｔの薄片円柱状に領域Ｖを形成してもよい。この場合に
も、図１と同様にアオリ撮影を行うと、血管の血流方向
に垂直な断面の画像が撮像される。直径Ｗは、血管径に
より決まり、厚さＴは、照射系のビーム幅で決まる。血
管の輪切り状断面の画像の真円に近似している場合に
は、その断面積は直径Ｗから単純に計算される。断面形
状が真円から外れている場合には、図２の場合と同様に
断面積Ｓを、求めればよい。

【００４９】図２、図３いずれの場合にも、領域Ｖ全体
が撮像画面中に納まらない場合もある。すなわち、図４
に示すように、領域Ｖ中の一部の領域Ｖ’のみが撮像画
面いっぱいに写し出される場合である。その場合には、
撮像画面いっぱいに写った全体を改めて検出領域Ｖの拡
大画像と考えればよい（Ｖ’を改めてＶと考える）。

【００５０】このようにして、血管中を流れる血球の動
態を血管の血流方向から撮像することが可能となる。

【００５１】図１において、ビデオシステム４４はＣＣ
Ｄ４０で撮像された画像を記録するためのビデオテープ
レコーダ（ＶＴＲ）を備える。記録された画像は、画像
処理回路４６で処理された後、赤血球数算出手段４８、
平均赤血球容積算出手段５０、ヘモグロビン量算出手段
５２、ヘマトクリット値算出手段５４Ａ、平均血色素量
算出手段５４Ｂ、平均血色素濃度算出手段５４Ｃ、白血
球数算出手段５６Ａ、白血球分類手段５６Ｂおよび血流
速度算出手段５７に送られて、血球の色調を含む形態お
よび／又は数が解析され、血液検査項目の各値が算出さ
れる。

【００５２】また、画像処理回路４６は、各種フィル
タ、γ補正、補間、ジッター補正、色調変換、カラーバ
ランス補正、ホワイトバランス、シェーディング補正な
どの機能を選択的に備えて、画像の前処理を行う。

【００５３】次に、赤血球数算出手段４８について説明
する。この手段４８では、領域Ｖの画像中の赤血球数を
計数することにより、単位体積中の赤血球数（ＲＢＣ）
が算出される。その手順は図１０のフローチャートに示
す通りである。つまり、領域Ｖを撮像した画像をビデオ
システム４４から図８に示すように１フレームずつ読出
し（ステップＳ１１）、読出した画像を図９に示すよう
に所定サイズのウインドウで切出して（ステップＳ１
２）、ウインドウ内の赤血球を認識し、ウインド内の赤
血球数ａを求める（ステップＳ１３）。

【００５４】この操作を所定のフレーム数Ｆだけくり返
して、その都度得られた赤血球数ａの累計ｎを求め（ス
テップＳ１４、Ｓ１５）、単位体積当りの平均赤血球数
Ｎ_o＝ｋ_o・ｎ／Ｆを算出する（ステップ１６）。ここ
で、ｋ_oは、ウインドウサイズと撮像倍率と領域Ｖの厚
さＴから求められた、単位体積当りの赤血球数を算出す
るための変換係数である。そして、必要であれば、得ら
れたＮ_oに補正計数ｋ₁を乗じて、細動静脈（毛細血管）
データから中大動静脈などに対応する赤血球数（ＲＢ
Ｃ）に換算する（ステップＳ１７）。

【００５５】なお、ステップＳ３における赤血球の画像
認識処理については公知の方法を用いる（例えば、橋詰
明英他著「赤血球自動識別アルゴリズムとその評価」医
用電子と生体工学、第２８巻第１号（１９９０年３月）
参照）こともできるし、赤血球が０．１ミクロン程度移
動した２枚の連続撮像画像（毎秒１０ｍｍの血流で１０
万分の１秒の時間差）どうしを減算処理して、動いてい
る赤血球の辺縁のみが抽出強調された２次元差分画像か
ら赤血球認識をより高速に行うこともできる。

【００５６】次に、平均赤血球容積算出手段５０につい
て説明する。この手段５０では、画像から赤血球１個毎
の面積を求め、その平均値に所定の係数を乗じて体積値
を算出し、平均赤血球容積（ＭＣＶ）を求めている。そ
の手順は図１１のフローチャートに示す通りである。つ
まり、ビデオシステム４４から１フレームずつ画像を読
出し（ステップＳ２１）、読出した画像を所定サイズの
ウインドウで切出して（ステップＳ２２）、ウインドウ
内の赤血球を認識し、各赤血球の直径ｄ_iを求め、その
平均値ｂを算出する（ステップＳ２３）。

【００５７】この操作を所定のフレーム数Ｆだけくり返
して、その都度得られた平均値ｂの累計ｖを求め（ステ
ップＳ２４、Ｓ２５）、この累計ｖをフレーム数Ｆで除
して平均直径ｖ_aを算出し（ステップＳ２６）、直径か
ら容積に換算する関数ｆ（実験的に求めた関数）を用い
て、容積Ｖ_oを求める（ステップＳ２７）。そして、得
られたＶ_oに補正係数α₁を乗じて、細動静脈や毛細血管
のデータから、中大動静脈などに対応する平均赤血球容
積（ＭＣＶ）を求める（ステップＳ１８）。

【００５８】次に、ヘモグロビン量算出手段５２につい
て説明する。この手段では、領域Ｖへの入射光強度と領
域Ｖからの反射光強度から、次の原理により単位体積あ
たりの総ヘモグロビン量（ＨＧＢ）を算出する。入射光
強度をＩｏ（λ）、反射光強度Ｉ（λ）とすると、Ｉ（λ）＝Ｉｏ（λ）・α（λ） ×ｅｘｐ（（ε₁（λ）Ｈｇｂ０₂＋ε₂（λ）Ｈｇｂ））……(1)

【００５９】ここで、 α（λ）：散乱項（波長依存性有り） ε₁（λ）：酸素化型Ｈｇｂの吸収係数（波長依存性有
り） ε₂（λ）：脱酸素化型Ｈｇｂの吸収係数（波長依存性
有り）ＨｇｂＯ₂：酸素化型Ｈｇｂの濃度Ｈｇｂ：脱酸素化型Ｈｇｂの濃度 λ：波長であり、単位体積あたりの総ヘモグロビン量ＨＧＢは、ＨＧＢ＝ＨｇｂＯ₂＋Ｈｇｂで求められる。

【００６０】（１）式の散乱項は、適当な波長λを選択
することにより、近似的に定数とみなせるので、これを
α₀とおくと（１）式はｌｏｇ（Ｉ（λ）／Ｉｏ（λ））＝（ε₁（λ）ＨｂＯ₂
＋ε₂（λ）Ｈｇ＋ｌｏｇα₀ となる。

【００６１】ところで、Ｉ（λ）／Ｉｏ（λ）は測定に
よって得られる値である。ε₁（λ）、ε₂（λ）は選択
された波長に対して定数となり、未知量はＨｇｂＯ₂、
Ｈ、α₀の３つであるので、（ａ）適当な３波長についてＩ（λ）／Ｉｏ（λ）を計
測することにより、ＨｇｂＯ₂、Ｈｇｂが求まる。（ｂ）α₀が生体によらず一定と仮定できれば、α₀を
予め実験的に求めておくことにより２波長について計測
すればＨｇｂＯ₂、Ｈｇｂが求まる（実用上、α₀を一
定としても問題はない）。

【００６２】（ｃ）さらに、吸光度が酸素化型および脱
酸素化型Ｈｇｂで等しい波長（例えば、５２５ｎｍ）を
選べば、ε₁（λ）＝ε₂（λ）となるから、単位体積あ
たりの総ヘモグロビン量を波長で求めることができる。
なお血液分析の分野では単位体積あたりの総ヘモグロビ
ン量を単に（総）ヘモグロビン（量）と呼ぶので、以下
これに従う。

【００６３】上記の原理に基づいて、ヘモグロビン量算
出手段５２は総ヘモグロビン量（ＨＧＢ）を算出する
が、それは図１２〜図１４のフローチャートに示す３つ
の手順のうち、いずれかの手順で行う。

【００６４】まず、図１２に示す手順は、画像の強度の
総和から反射光強度Ｉ（λ）を求めることを特徴とす
る。つまり、ビデオシステム４４から１フレームずつ画
像を読ＧＢ）を算出するが、それは図１２〜図１４のフ
ローチャートに示す３つの手順のうち、いずれかの手順
で行う。

【００６５】まず、図１２に示す手順は、画像の強度の
総和から反射光強度Ｉ（λ）を求めることを特徴とす
る。つまり、ビデオシステム４４から１フレームずつ画
像を読出し（ステップＳ３１）、読出した画像を所定サ
イズのウインドウで切出して（ステップＳ３２）、ウイ
ンドウ内の赤血球を認識し、その赤血球像の強度ｓを求
める（ステップＳ３３）。そして、画像の背景（バック
グラウンド）の強度ｂを求める（ステップＳ３４）。

【００６６】以上の操作を所定のフレーム数Ｆだけくり
返して、その都度得られた強度ｓ，ｂの各累計Ｓ，Ｂを
求める（ステップＳ３５、Ｓ３６）。そして、ＳとＢと
の差から強度Ｉ（λ）を求める関数ｇによって、強度Ｉ
（λ）を算出する（ステップＳ３７）。なお、関数ｇは
実験的に求めたものである。次に、Ｉｏ（λ）は既知と
して、（１）式より総ヘモグロビン量、ＨＧＢを求める
（ステップ３８）。

【００６７】次に、図１３に示す手順は、赤血球の平均
濃度から反射光強度Ｉ（λ）を求めることを特徴とす
る。つまり、ビデオシステム４４から１フレームずつ画
像を読出し（ステップＳ４１）、読出した画像を所定サ
イズのウインドウで切出して（ステップ４２）、ウイン
ドウ内の赤血球を認識し、その赤血球像１つについての
平均散乱光強度ｃを求める（ステップＳ４３）。

【００６８】以上の操作を所定フレーム数Ｆだけくり返
して、その都度得られた強度ｃの累計Ｃを求め（ステッ
プＳ４４、４５）、赤血球１個の平均散乱光強度Ｃａを
算出する（ステップＳ４６）。そして、平均強度Ｃａと
赤血球数ＲＢＣとからＩ（λ）を求める関数（実験的に
求めたもの）を用いて、Ｉ（λ）を求め（ステップＳ４
７），Ｉｏ（λ）を既知として、（１）式より総ヘモグ
ロビン量ＨＧＢを算出する（ステップＳ４８）。

【００６９】なお、上記２つの手順（図１２と図１３）
の両方を実施して、フレーム間の差の少ない方を採用し
てもよい。また、光源２が２波長の光を照射する場合に
は、各波長につき図１２の手順又は図１３の手順を実施
し、（１）式に基づいてヘモグロビン量を求めるが、こ
の場合には、酸素化ヘモグロビン量および脱酸素化ヘモ
グロビン量を各々求めることができる。

【００７０】次に、図１４に示す手順は、光源２２が３
波長あるいは、白色ないし広帯域スペクトルを有する光
を照射する場合に、画像の色調よりヘモグロビン量を求
めることを特徴とする。つまり、ビデオシステム４４か
ら１フレームずつ画像を読出し、読出した画像を所定サ
イズのウインドウで切出して、ウインドウ内の赤血球を
認識すると共に、赤血球像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、
Ｂ（青色）の各成分ｒ、ｇ、ｂを抽出する（ステップＳ
５１、Ｓ５２、Ｓ５３）。

【００７１】以上の操作を所定フレーム数Ｆだけくり返
して、その都度得られた成分ｒ、ｇ、ｂの各累計Ｒ、
Ｇ、Ｂを算出する（ステップＳ５４、Ｓ５５）。そし
て、平均の原色成分Ｒａ、Ｇａ、Ｂａを求め（ステップ
Ｓ５６）、予め実験的に求めた関数ｆを用いて、総ヘモ
グロビン量ＨＧＢを算出する（ステップＳ５７）。

【００７２】次に、ヘマトクリット値算出手段５４Ａに
ついて説明する。この手段は、次式を演算してヘマトク
リット値ＨＣＴを算出する。ＨＣＴ＝α₂×（ＭＣＶ）×（ＲＢＣ）ここで、ＭＣＶは平均赤血球容積算出手段５０で、ＲＢ
Ｃは赤血球数算出手段４８でそれぞれ求めた値であり、
α₂は細動静脈から中大動静脈に対応して換算するため
の補正係数である。

【００７３】次に、平均血色素量算出手段５４Ｂについ
て説明する。この手段は、次式を演算して平均血色素量
ＭＣＨを算出する。ＭＣＨ＝（ＨＧＢ）／（ＲＢＣ）ここで、ＨＢＣはヘモグロビン量算出手段５２により、
ＲＢＣは赤血球数算出手段４８により、それぞれ求めた
値である。

【００７４】次に、平均血色素濃度算出手段５４ｃにつ
いて説明する。この手段５４ｃは、次式を演算して平均
血色素濃度ＭＣＨＣを算出するＭＣＨＣ＝（ＨＧＢ）／（ＨＣＴ）ここで、ＨＧＢはヘモグロビン量算出手段５２により、
ＨＣＴはヘマトクリット値算出手段５４Ａにより、それ
ぞれ求めた値である。

【００７５】次に、白血球数算出手段５６Ａについて説
明する。この手段５６Ａでは、領域Ｖの画像中の白血球
を認識し、その数を計数することにより、単位体積中の
白血球数が算出される。その手順は、赤血球数（ＲＢ
Ｃ）の算出手順（図１０）と同等であるので、説明を省
略するが、白血球は赤血球に比べて少ない（約千分の
一）ので、フレーム数Ｆを多くする必要がある。

【００７６】次に、白血球分類手段５６Ｂについて説明
する。この手段５６Ｂでは、形態学的特徴から白血球を
リンパ球、単球、好中球、好酸球、好塩基球等に分類す
る。その手順は図１５のフローチャートに示す通りであ
る。つまり、ビデオシステム４４から１フレームずつ画
像を読出し（ステップＳ６１）、読出した画像を所定サ
イズのウインドウで切出して（ステップＳ６２）、ウイ
ンドウ内の白血球を、散乱光強度や色調などから認識す
る（ステップＳ６３）。

【００７７】そして、個々の白血球の特徴パラメータ
（大きさ、形状、核の大きさ、核の形状等）を求め（ス
テップＳ６４）、求めた特徴パラメータにより分類を行
う（ステップＳ６５）。以上の操作を所定フレーム数Ｆ
だけくり返し、各分類比率を算出する（ステップＳ６
５）。

【００７８】次に、血流速度算出手段５７について説明
する。この手段５７は、図２、図３、図４に示すよう
に、血管の断面画像が得られるようになったことによっ
て、図１６に示す原理（空間に拡張したゼロ・クロス
法）により血流速度を算出するものである。つまり、図
１６の（ａ）に示すように間隔Ｔを有する平行な平面
Ａ，Ｂで区画された検出領域Ｖを粒子が矢印Ｍ方向に通
過するとき、それを矢印Ｎ方向から観測するものとす
る。

【００７９】同図（ｂ）のように時刻ｔにおいて、１０
個の粒子が観測され、時間△ｔ後において、平面Ａに近
い粒子（１）、（９）が領域Ｖから抜け出し、時刻ｔに
おいて領域Ｖの外側で平面Ｂに近接していた粒子（１
１）が領域Ｖに入ると、領域Ｖに対して時間△ｔ内に新
しく出没した粒子は、図１６の（ｂ）と図１６の（ｃ）
との差をとれば、図１６の（ｄ）のように明瞭となる。
そこで、粒子の分布密度が一定であるとすると、粒子の
領域Ｖに対する出没の頻度は、粒子の速度に比例する。
つまり、速度が高いと出没数が多く、低いと少ない。

【００８０】従って、観測される平均の粒子数をＮａ、
時刻ｔと、ｔ＋△ｔに観測される画像の差に現れる粒子
数の平均をＡａとすると、△ｔ時間にＡａ／２だけ領域
Ｖから出て行くことになる。Ｎａ個の粒子がすべて距離
Ｔだけ動くのに要する時間は２△ｔ・Ｎａ／Ａａである
から、粒子の平均速度ＸａはＸａ＝Ｔ・Ａａ／（２△ｔ・Ｎａ）……（２）で与えられる。ここで、△ｔは予め設定される値であ
り、Ｔは既知である。

【００８１】この原理を用いて、手段５７は、ビデオシ
ステム４４から画像を読出して、撮像された赤血球につ
いて、Ｎａ、Ａａを求め、（２）式により、血流速度を
算出する。

【００８２】このようにして得られた各種血球情報（算
出値）は、いずれも、実験的に求めた補正係数を乗ずる
ことにより、従来臨床的に用いられてきた中大動静脈で
採用した血液情報に換算することができる。

【００８３】実施例２図５は、この発明の実施例２の要部を示す構成説明図で
あり、図６に示されるように、光照射手段により、血管
１２の血流方向１４と並行に、幅Ｗ、長さＬ、厚さＴの
薄片状に検出領域Ｖを形成し、領域Ｖ中に存在する血球
数を計数した場合の実施例を示すものである。図５で
も、皮膚面１６以下を便宜上、拡大して描いている。図
５では、血管１２の血流方向は、紙面に垂直である。分
析装置本体２０は、図１と同様であるから図示を省略す
る。

【００８４】分析装置本体２０中の光源２２から発せら
れた光は、光ファイバ２４を介してディフューザ２６を
照射する。光はディフューザ２６により拡散されプレー
ト２８を一様に照らす。プレート２８は実質的に面発光
体となり、レンズ３０、３２、ダイクロイックミラー３
４で形成される光学系を介して、プレート２８の実像３
６が血管１２を横切って形成される。なお、プレート２
８には光拡散板、例えば、シグマ光材（株）製のフロス
ト型拡散板を使用する。

【００８５】プレート２８の実像３６の厚さはＴであ
る。プレート２８の実像３６と血管１２とが交わった領
域が、検出領域Ｖである。

【００８６】実像３６の明るさと実像３６以外の明るさ
のコントラストを確保するためには、少なくとも皮膚面
１６から実像３６までの照射の光路が急峻に絞られるよ
うにすると良い。

【００８７】領域Ｖの幅Ｗは、図５、図６の場合、血管
の径と一致している。図５の領域Ｖの紙面方向の長さは
Ｌである（図６参照）。長さＬは、光照射系の絞りの程
度によって決まる。

【００８８】領域Ｖからの反射光は、ダイクロイックミ
ラー３４、レンズ３８ａを介してＣＣＤ４０ａで受光さ
れる。ＣＣＤ４０ａで撮像された画像を解析し、図１、
図２の場合と同様に、領域Ｖの画像中の血球の形態およ
び／又は数から血液検査の各項目の値が求められる。

【００８９】なお、図５、図６では、プレートの実像３
６と血管１２とが交わった場合を描いているが、血管径
が太い場合には、図７に示すようにプレート２８の実像
３６が完全に血管１２の内部に形成されることもある。
この場合には、プレートの実像３６そのものが検出領域
Ｖとなる。

【００９０】また、図６の場合でも、図７の場合でも、
撮像系の拡大倍率が高すぎて検出用体積領域Ｖの全体が
撮像画面内に納まらないこともある。その際には、撮像
画面いっぱいに写った全体を改めて検出領域Ｖの拡大画
像と考えればよい。その場合の、領域Ｖの幅Ｗと長さＬ
の実寸は、画面の横幅と縦幅をそれぞれ撮像系の拡大倍
率で割って求められる。領域Ｖの厚さＴは、プレート２
８の実像３６の厚さであることは変わらない。

【００９１】なお、図５に示す実施例では、プレート２
８の実像３６を生体内に結像することにより検出領域Ｖ
を生成したが、そのほかにも、レーザ光を集束レンズや
走査手段を介して異なる方向から生体に照射し、共に生
体内のある深さで焦点を結ぶようにする（共焦点）と、
図５と同じ領域Ｖを形成することができる。

【００９２】何れにしても、生体内のある深さの領域だ
けが光照射されるので、生体の他の部位例えば測定対象
の血管がある位置よりもさらに深い部位からの散乱光の
影響は極めて少い。

【００９３】実施例３図１８は、この発明の実施例３を示す構成説明図であ
る。図１８の構成は、図１の構成のヘマトリット値算出
手段５４Ａと平均赤血球容積算出手段５０をそれぞれヘ
マトクリット値算出手段１００と平均赤血球容積算出手
段１０１に置換したものであり、その他は図１の構成と
同等である。

【００９４】まず、この実施例におけるヘマトクリット
値算出手段１００について説明する。このヘマトクリッ
ト値算出手段１００では、ビデオシステム４４で撮像さ
れ画像処理回路４６で処理された画像における一定領域
内の赤血球像の占める面積の割合からヘマトクリット値
（ＨＣＴ）が算出される。その手順は図１９のフローチ
ャートに示す通りである。

【００９５】つまり、領域Ｖを撮像した画像をビデオシ
ステム４４から図８に示すように１フレームずつ画像を
読み出し（ステップＳ７１）、読み出した画像を所定サ
イズのウィンドウで切出し（ステップＳ７２）、そのウ
ィンドウ内の画像を適当なしきい値で赤血球の部分だけ
二値化し（ステップＳ７３）、その赤血球像の占める面
積比ＡＲ（％）を求める（ステップＳ７４）。

【００９６】この操作を所定のフレーム数Ｆだけくり返
して（ステップＳ７６）、その都度得られたＡＲの累積
値ｈを求め、Ｆで除して平均値バーｈを算出し（ステッ
プＳ７７）、赤血球の重なりを補正する関数ｆ（理論的
および実験的に求める）を用いてＨを求める（ステップ
Ｓ７８）。こうして得られたＨに、補正係数のαを乗じ
て、細動静脈や毛細血管のデータから、中大動静脈など
に対応するヘマトクリット値ＨＣＴを求める（ステップ
Ｓ７９）。

【００９７】次に、平均赤血球容積算出手段１０１につ
いて説明する。この手段は、次式を演算して平均赤血球
容積（ＭＣＶ）を算出する。ＭＣＶ＝（ＨＣＴ）／（ＲＢＣ）ここで、ＨＣＴはヘマトクリット値算出手段１００によ
り、ＲＢＣは赤血球数算出手段４８により、それぞれ求
めた値である。

【００９８】図１の実施例のヘマトクリット値算出手段
５４Ａでは、平均赤血球容積（ＭＣＶ）と赤血球数（Ｒ
ＢＣ）からヘマトクリット値ＨＣＴを算出するようにし
ている。この場合、ＭＣＶを求めるために、赤血球１個
１個を認識し、その形状を分析する必要があるため、算
出時間が比較的長くなる。

【００９９】しかし、図１８に示す実施例のヘマトクリ
ット値算出手段１００では、赤血球を個々に認識する必
要がなく、画像から直接ＨＣＴが得られるので、ＨＣＴ
の算出時間がきわめて短縮される。そして、算出時間が
短縮されると多画面についての解析が可能となりＨＣＴ
の算出精度も向上する。

【０１００】実施例４図２０は、この発明の実施例４を示す構成説明図であ
る。図１と同じ要素については、同じ参照番号を付して
いる。図２０において、分析装置本体２０中の光源から
発せられた光は、光ファイバ２４を介してプローブ５８
内へ導びかれディフューザ２６を照射する。光はディフ
ューザ２６により拡散されコリメートレンズ３０によっ
て平行光に変換される。

【０１０１】平行光の中央部は円盤状の遮光板６７によ
って遮光され、平行光の周縁部はリング状ミラー３４ａ
と３４ｂを介してプローブ先端５９から出射される。プ
ローブ先端５９から出射した光は透明板６６および皮膚
面１６を介して血管１２の中の検出領域Ｖを照射する。
領域Ｖからの光は、透明板６６および対物レンズ３８ｂ
を介してＣＣＤ４０ａで受光される。ＣＣＤ４０ａで撮
像された画像は分析装置本体２０で解析される。解析装
置２０では、撮像された検出領域の画像を解析し、血液
成分を算出する（例えば、透過光あるいは反射光強度を
画像より求め、ヘモグロビンを解析する）。

【０１０２】実施例４の特徴は、検出領域を限外照明つ
まり暗視野照明（dark field illumination ）によって
照明し、撮像される画像のコントラストを向上させる点
である。ここにおける暗視野照明とは、図２３に示すよ
うに、照明光を対物レンズ３８ｂの外側から検出領域Ｖ
に照射する照明方式である。つまり、照明光は対物レン
ズ３８ｂの検出領域Ｖに対する開口角θよりも大きな角
度ψ１，ψ２で領域Ｖを照明する。

【０１０３】従って、照明光のうち皮膚面１６で反射さ
れた光は、対物レンズ３８ｂの開口角θ外に反射され、
ＣＣＤ４０ａには到達しないので、ＣＣＤ４０ａで撮像
される画像のコントラストが向上する。なお、各血液成
分はそれぞれ吸光特性を持っている。よって、Ａという
血液成分を対象とする画像を得る場合にはその血液成分
の吸光度が大きい波長の光を用いればコントラストのよ
いＡ画像を得ることができる。

【０１０４】図２１は図２０に示すプローブ５８と被験
者の１部（ここでは指の爪郭部）とを相対的に固定する
状態を示す説明図であり、Ｌ字状の支持台７１がプロー
ブ５８に取付けられている。プローブ先端５９は、プロ
ーブ５８から延出する筒５９ａと、筒５９ａのに先端外
周に矢印ａおよびｂ方向に摺動可能に装着された摺動筒
５９ｂを備える。摺動筒体５９ｂの先端には透明板６６
が固定されている。

【０１０５】筒５９ａの先端には摺動筒体５９ｂを矢印
ｂ方向に付勢するスプリング７２ａ，７２ｂが設けられ
ている。内筒７３ａは対物レンズ３８ｂとリングミラー
３４ｂを内蔵し、微動素子７４を介してプローブ５８に
固定されている。ここで、支持台７１は筒５９ａ，摺動
筒５９ａ，スプリング７２ａ，７２ｂおよび透明板６６
と共に固定手段を構成し、摺動筒５９ｂ，スプリング７
２ａ，７２ｂおよび透明板６６は安定化手段をも構成す
る。

【０１０６】被験者の指７５が図２１のように支持台７
１と透明板６６との間に挿入されると、スプリング７２
ａ，７２ｂは、適度な圧力で透明板６６を指７５の爪郭
部に押圧する。それによって爪郭部の血管内の検出領域
がＣＣＤ４０ａの視野の中に固定され、指７５の微小振
動による検出領域のブレが防止される。

【０１０７】また、ＣＣＤ４０ａのピントの調整は、微
動素子７４によりレンズ３８ｂを光軸方向（矢印ａ又は
ｂ方向）に移動させることにより行うことができる。な
お、微動素子７４には、例えば、ピエゾ素子を用いた素
子Ｐ−７２０／Ｐ−７２１(Physik instrumente製）超
音波モータを用いた素子などを適用することができる。

【０１０８】なお、透明板６６は被験者ごとに取り換え
が可能なようにプローブ先端５９に着脱可能に取り付け
られる。このように透明板６６が取り換え可能であるの
は衛生上の理由からである（被験者を病気の感染等から
守るため）。透明板６６としてはガラス板、樹脂製の可
撓性フィルムなどが使用可能である。あるいは、透明板
６６自体は交換せず、指７５に交換可能なフィルムを密
着させるようにしてもよい。

【０１０９】さらに、皮膚面１６の乱反射を防止し、よ
り鮮明な画像を得るため、図２２に示すように液状ある
いはゲル状の、生体に安全な光媒体７６を皮膚面１６と
透明板６６との間に介在させることが、より好ましい。
光媒体７６としてはオイルやクリームが使用できる。本
実施例では生体に透明板６６を接触させたが、中央部分
に光が通過できる孔（光路）を有していれば、不透明板
であっても検出領域のブレを防止することができるので
使用可能である。

【０１１０】実施例５図２４は、この発明の実施例５を示す構成説明図であ
る。実施例５は、図２１に示す装置を部分的に変形した
ものであり、図２１に示す装置の分析装置本２０および
プローブ５８内に設置された光源２２、光ファイバ２
４、ディフューザ２６、コリメートレンズ３０、遮光板
６７およびリング状ミラー３４ａの代りに、電源回路８
１、ＬＥＤ８２および接続ケーブル８３を備え、その他
は図２１の装置と同等であり、図２１と同じ要素につい
ては、同じ参照番号を付し説明を省略している。

【０１１１】図２５は、図２４の装置のプローブ先端５
９から見た要部断面図であり、レンズ３８ｂの周りに
は、ＬＥＤ８２として、緑色ＬＥＤ（ピーク発光波長５
６０ｎｍ）８２ｇ、青色ＬＥＤ（ピーク発光波長４５０
ｎｍ）８２ｂおよび赤色ＬＥＤ（ピーク発光波長６６０
ｎｍ）８２ｒが４個ずつ円周状に配列されている。

【０１１２】図２６は、電源回路８１とＬＥＤ８２との
接続を示す電気回路図であり、電源ＰＳからの電流がス
イッチＳ１によって４個の緑色ＬＥＤ８２ｇへ、スイッ
チＳ２によって４個の青色ＬＥＤ８２ｂへ、スイッチＳ
３によって４個の赤色ＬＥＤ８２ｒへ、それぞれ供給さ
れ、各色のＬＥＤが選択的に点灯および消灯されるよう
になっている。

【０１１３】ＬＥＤ８２が点灯すると、その出射光は、
リングミラー３４ｂを介してプローブ先端から出射さ
れ、透明板６６および皮膚面１６を介して血管１２の中
の検出領域Ｖを照射する。領域Ｖからの光は、透明板６
６および対物レンズ３８ｂを介してＣＣＤ４０ａで受光
される。解析装置本体２０では、前述の実施例と同様
に、撮像した検出領域の画像を解析し、血液成分を算出
する。

【０１１４】そこで、酸化ヘモグロビン計測する場合に
は、スイッチＳ１とＳ３をＯＮ、又はスイッチＳ２とＳ
３をＯＮにする。それによって検出領域Ｖは４５０又は
４６０ｎｍの波長の光と６６０ｎｍの波長の光とで照明
される。酸化ヘモグロビンは４５０および５６０ｎｍ付
近で高い吸光度を有し、６６０ｎｍでの吸光度は低いの
で、これらの差画像により、酸化ヘモグロビンを求める
ことができる。

【０１１５】また、ビリルビンを計測する場合には、ス
イッチＳ１とＳ２をＯＮにする。それによって検出領域
Ｖは４５０ｎｍの波長の光と５６０ｎｍの波長の光とで
照明される。ビリルビンは、４５０ｎｍ付近で高い吸光
度を有し、５６０ｎｍでの吸光度は低いので、これらの
差画像によりビリルビンを求めることができる。光は、
必要に応じて連続照射としたり、パルス照射とすること
ができる。また、ＬＥＤの前面に拡散板を配置して照明
むらをなくすことも必要に応じて行うことができる。

【０１１６】実施例５によれば、実施例４と同様、限外
照明つまり暗視野照明（図２３参照）を行うことができ
ることは勿論であるが、その他に、照明用ランプを対物
レンズ周辺に配置しているので、装置のコンパクト化が
可能となる。また、光源から出射した光を直接的に対象
物に照射できるので実施例４に比べると出射光の利用効
率が高く、小型の光源が使用可能となる。さらに、撮像
対象、例えばヘモグロビンやビリルビンなどの吸収度に
応じた発光波長の光を選択して照明することにより、限
外照明の効果と相俟って、定量的な計測を行なうことが
できる。

【０１１７】

【発明の効果】本発明によれば、生体に照射された光の
うち皮膚表面で反射された不要な光は撮像手段にとどか
ないようにし、目的とする血管（血液）からの光はとど
くようにしているので、コントラストのよい血液像を得
ることができる。さらに、本発明によれば、生体から血
液を採取することなく、血管内の所定体積の血液を非侵
襲的に血液像を撮像することができ、その像を解析する
ことにより血液成分を分析することができる。一例とし
て単位体積当たりの血球数を計数することができ、ヘマ
トクリット値、ヘモグロビン量、赤血球恒数も算出する
ことができる。さらに、生体外からの撮像であるにもか
かわらず得られる画像が鮮明であるため白血球分類も可
能である。対物レンズの周りに複数の発光素子を配置し
光照射する場合には、装置をコンパクト化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成説明図である。

【図２】検出領域の例を示す説明図である。

【図３】検出領域の例を示す説明図である。

【図４】検出領域の例を示す説明図である。

【図５】この発明の実施例２の要部を示す構成説明図で
ある。

【図６】検出領域の例の示す説明図である。

【図７】検出領域の例の示す説明図である。

【図８】撮像された画像を示す説明図である。

【図９】画像をウインドウで切出した状況を示す説明図
である。

【図１０】赤血球数算出手順を示すフローチャートであ
る。

【図１１】平均赤血球容積算出手順を示すフローチャー
トである。

【図１２】ヘモグロビン算出手順を示すフローチャート
である。

【図１３】ヘモグロビン算出手順を示すフローチャート
である。

【図１４】ヘモグロビン算出手順を示すフローチャート
である。

【図１５】白血球分類手順を示すフローチャートであ
る。

【図１６】血流速算出原理を示す説明図である。

【図１７】実施例におけるプローブの装着例を示す説明
図である。

【図１８】この発明の実施例３を示す構成説明図であ
る。

【図１９】図１８に示す実施例のヘマトクリット値算出
手順を示すフローチャートである。

【図２０】この発明の実施例４を示す構成説明図であ
る。

【図２１】図２０に示す実施例の変形例を示す説明図で
ある。

【図２２】図２１の要部を示す説明図である。

【図２３】図２０の部分拡大図である。

【図２４】この発明の実施例５を示す構成説明図であ
る。

【図２５】実施例５の要部断面図である。

【図２６】実施例５の要部電気回路図である。

【符号の説明】

１２血管１４血流方向１６皮膚面２０分析装置本体２２光源２４光ファイバ３８レンズ４０ＣＣＤ４２伝送路４４ビデオシステム４６画像処理回路４８赤血球数算出手段５０平均赤血球容積算出手段５２ヘモグロビン量算出手段５４Ａヘマトクリット値算出手段５４Ｂ平均血色素量算出手段５４Ｃ平均血色素濃度算出手段５６Ａ白血球数算出手段５６Ｂ白血球分類手段５７血流速度算出手段５８プローブ６０スリット６１偏光フィルタ６６透明板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺充神戸市中央区港島中町７丁目２番１号東亜医用電子株式会社内 (72)発明者浅野薫神戸市中央区港島中町７丁目２番１号東亜医用電子株式会社内 (72)発明者鈴木明男神戸市中央区港島中町７丁目２番１号東亜医用電子株式会社内 (72)発明者前川泰範神戸市中央区港島中町７丁目２番１号東亜医用電子株式会社内 (72)発明者高地泰浩神戸市中央区港島中町７丁目２番１号東亜医用電子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の一部に含まれる血管内の検出領域
を照明する光照射手段と、照明された検出領域を撮像す
る撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像を処理
し、前記検出領域中に含まれる血液成分を解析する解析
手段を備え、前記撮像手段が、検出領域からの光を集光する対物レン
ズを備え、前記光照射手段は、対物レンズの検出領域に
対する開口角よりも大きい角度で検出領域を照明するこ
とを特徴とする非侵襲血液分析装置。
【請求項２】解析手段が、血液中の血球成分を解析す
ることを特徴とする請求項１の非侵襲血液分析装置。
【請求項３】解析手段が、ビリルビン濃度を解析する
ことを特徴とする請求項１の非侵襲血液分析装置。
【請求項４】解析手段が、血液中のグルコース濃度を
解析することを特徴とする請求項１の非侵襲血液分析装
置。
【請求項５】光照射手段が、対物レンズの周りに配置
された複数の発光素子と、発光素子から出射される光を
検出領域に導く光案内手段からなることを特徴とする請
求項１記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項６】光照射手段が、対物レンズの周りに配置
された複数の発光波長の異なる発光素子と、発光素子か
ら出射される光を検出領域に導く光案内手段と、波長の
異なる発光素子を選択的に発光させる制御手段からなる
ことを特徴とする請求項１記載の非侵襲血液分析装置。