JPS60123764A - 光学走査による血球数の測定方法とその装置 - 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】 本発明は抗凝固性全血の遠心分離処理による見本におけ
るはｙ正確な血液成分の数を測定する改良型の方法及び
装置に係る。

口、従来技術及び問題点 ゛米国特許第ｄ、Ｕ　２７，６６０号、第４，０８２，
０８５号ならびに第４，１３７，７５５号は遠心分離処
理による毛細管血液見本中の血液成分層を物理的に引き
伸ばす装置及び方法に係る。米国特許第４．１９６；５
７０号は最初にあげた特許で得られるような物理的に細
長（伸ばした成分層から血液成分カウントを得□るため
の装置に係る。

一般的に述べると、上記に引用した特許には抗凝固性全
血を細長くした浮遊体と共に毛細管内におく方法につい
て記載されている。浮遊体は一般に円筒形状をしており
、毛細管の内径より小さい所定量の外径をもっている。

これにより浮遊体の外面と管内径との間の管内に環状の
自由スペース又は空所が形成される。含有見本及び浮遊
体は遠心分離処理され血液成分を管内径で層に形成させ
、それにより赤血球層と、顆粒球、リンパ球・単球及び
血小板より成るバラクイコート層と、血しよう層を形成
する。このためバツフイコート成分は環状の７リース４
−ス内に詰まりそれにより若干数のバツフイコート成分
層の物理的引き伸ばしがもたらされる。浮遊体の比重は
それが赤血球層内に浮遊しバラクイコート層より血しよ
う内に延びるように選ばれている。色素が前身て血液見
本に添加され各種血液成分層をいろいろと彩色し、遠心
分離処理後それらが毛細管内でいろいろと彩色されて見
えるようにする。次いで、毛細管を米国特許第４，１５
６，５７０号の主題を形成する装置に位置ぎめし、そこ
で長手方向軸線の周りに回転せしめ色素をして螢光を発
せしめる光源に露出させる。それぞれの層は異なった色
で螢光を発し、管の回転により各槙層接触面のすべての
不均一は消去する。次に各層の軸方向寸法が管回転の際
測定され、測定値は成分カウントに変換される。このよ
うにして、概略の成分カウントを医療検査目的に得るこ
とができる。

上記方法は、大抵の場合比較的均一な接触面が発生する
ので多くの場合全（受は入れられるものである。しかし
ながら、成分カウントの食い違いは隣接層間における接
触面が特別に不規則な形成を示す時に発生するものであ
る点特記される。かかる不規則性は管を手荒く取扱った
りもしくは周りの温度が高すぎる際発生する。各層の半
径方向厚さは固定式れており、管内径の円周長が固定さ
れているので各層における血球の量は各層の軸方向寸法
に比例する。血球層境界載面がきわ立って不規則な時に
発生する困難は層の真正の軸方向寸法の直＋ｉ　ＩＩＪ
定により本発明で解決される。真正の軸方向寸法は、管
（従って層〕の外周について順次軸方向寸法測定を行い
、次に１つ１つの測定値を平均し各層の真正の軸方向寸
法を見出すことにより得られる。次に、各層の血球数は
真正の軸方向寸法がいったん判明するとこれを確定でき
る。

本発明は層の真正の軸方向寸法を見出すため層を直接測
定するための自動操作による方法ならびに装置を提供す
る。

ハ０発明の目的 従って、本発明の目的は、各層が不規則な境界面で形成
されている抗凝固性全血の遠心分離処理による毛細管見
本における遠心分離層の成分血球の血球カウントを確定
するための方法及び装置を提供する。

本発明の他の目的は、１つは多くの血球層の真正な軸方
向寸法の直接測定の行われるような上述の如き方法及び
装置を提供することにある。

更に他の目的は、血球層の真正な軸方向寸法が回転せし
められる毛細管の反復光学的走査により行われる一連の
次々の笑際の軸方向測定の平均をとることにより確定さ
れるような上述の如き方法及び装置を提供することであ
る。

本発明の上記及びその他の目的と利点については添付図
面参照による下記方法及び装置の好適実施例の詳細説明
より直ちに明かになる。

二、実施例及び作用 第１図は本発明による装置の一好適実施例の図式斜視図
を示す。図示せる血液見本含有管１には上述の米国特許
第４，０８２，０８５号に記載の如き遠心分離処理をし
た抗凝固性全血見本と浮遊体とが含まれている。管１は
その両端を、ステップモータ１１により漸増式に回転す
る自動芯出し型のはね負荷マンドレル１０により支持さ
れている。

後述する如く、モータ１１によりマンドレル１０及び管
１は約６°又は６６００の相次ぐ角度にわたって回転さ
れることが好ましい。マンドレル１０及びモータ１１は
フレーム９上に取付けらへフレーム９は雌ねじを切った
プッシュプロツク１４に固定されている。グロック１４
は１２じロッド１３を受けて胎り、ねじロッド１３は可
逆型ステップモータ１２により回転する。モータ１２と
ロッド１３は固定フレーム（図示省略）上に取付けられ
、ブロック１４は固定フレームにキー止めされ、ブロッ
ク１４とフレーム９、モータ１１、−ｑ　７　トレル１
０及び管１１はロッド１３のモータ１２による回転につ
れ管１の軸線方向の往復直線運動を受ける。従って、モ
ータ１２が前進及び逆転サイクルを通じて運転されるに
つれロッド１はその軸線にそい一方向に動き、反対方向
に戻る。

この運動の程度は管１のバツフイコート含有域１９を後
述の要領で装置により定食できるように選ばれている。

ステップモータ１１と１２はステップモータ駆動装置１
５で動かされる。

石英ハロダンランプ１６などの光源が管１の領域１９に
光線を向けるよう固定フレーム上に取付けられている。

レンズ１７はランプ１６より発する光線を管の領域１９
に焦点会わせするよう働く。

適当なフィルター１８を配置し血液見本内の染料の螢光
を励起するのに要する波長の光線以外の波長光のすべて
を遮断する。血液見本中の染料としてアクリジンオレン
ジを使用した場合、励起波長は４６０ナノメータ付近に
集中し、螢光染料から発する光線の波長は５６０ナノメ
ータ及び６８０ナノメータ近（に集中している。

放射光線はレンズ２０で集められ、この放射光線波長以
外の光線波長をすべて遮断するフィルタ２１を通過する
。特に、フィルタ２１はランプ１６からの励起光線波長
の通過を阻止するよう作動せねばならぬ。光電管２３が
レンズ２０及び）イルタ２１を通過する光波の強度を測
る。ダイヤフラム２２が光電管２３の前におかれ光電管
２３に送られる光線束の範囲を本例の場合好適には直径
約１００ミクロンのスポットにしぼるように構成する。

アンブリファイヤ２４が光電ｔ２３に接続され、光電管
で発生した光電気信号を増幅しこの増幅信号をコンバー
タ２５に伝えるよう作動ができ・コンバータ２５で信号
はアナログからデジタルに転換される。コンバータ２５
はコンピュータ２６に接続している。コンピュータ２６
はコンバータ２５をコントロールし、同様にステップモ
ータｉ１．ｉｚをもコントａ−ルする。コンピュータ２
６は装置を２種類の方法のいずれがで作動することがで
きる。コンピュータ２６はコンバータ２５に読取りを行
うよう指示し、同時にステップモータ１１に６６ｏ０の
角度にわたり管１が段階的に回転するよう指示すること
ができる。この読取値は次にコンピュータ２６に記憶逓
れる。そこで、コンピュータはステップモータ１２に指
令を出し、ロッド１３を一定角度回転せしめそれにより
管１を１００ミクロンの距離（ダイヤフラム２２の窓の
大きさ）だけ動かす。このように管１が軸方向に移動し
た後、コンピュータ２６はコンバータ２５にもう一組の
読取りを行うよう指示し、同時に又ステップモータ１１
に対しもう一度管１が６６０°の角度に段階状に回転す
るよう指示する。この２番目の読取値はコンピュータ２
６に記憶され）同じ工程が６回反復される。見本の全体
の目標域１９が走査され読取られるまでこの操作工程は
繰返される。別の作動様式によれば、コンピュータ２６
はコンバータ２５に読取りを指示し、次にステップモー
タ１２に対しロッド１３が漸進的に回転を行うよう指示
し目標域１９の全軸方向距離が走査されるよう十分に管
１を軸方向に移動せしめる０読取値はコンピュータ２６
に貯えら汰次いでコンピュータ２６はステップモータ１
１に対し管１１がはソロ°の角度にわたり回転するよう
指示を与える。次に、コンバータ２５はもう一組の読取
りを行うよう指示され、同時にステップモータ１２岐管
１を目標域１９の全長にわたり戻すよう反対方向に漸進
的にロッド１３を回転するよう指示される。この２番目
の操作工程を目標域１９の全外周が読取られかつ記憶式
れるまで反復することができる。上記作動様式のいずれ
においても、見本の全目標域１９の螢光の強度がコンピ
ュータメモリに貯えられる。次に、血球パレドのそれぞ
れの程度又は面積がコンピュータ２６により計算ちれ、
血球サイズ情報及び半径方向のバンドの厚み情報（これ
は浮遊体と管内径との間の空間又はフリースペースの半
径方向厚みに等し−）の使用により血球数に変えられる
ものであり、その情報は前にコンピュータ２６に人力さ
れ℃いる。

次に、実際の血球カウント数が順次デシタル読田しフレ
ーム２７に表示ちれる。

次に、第２図において読取り装置の別の例が示され℃い
る。この図の装置の場合、ある部品は第１図の場合と同
じであり、同じ参照番号を用いて示している。第２図の
装置には管１の両端を保持するだめのマンドレル１０が
あり、このマンドレル１０はフレーム９に取付けられス
テップモータ駆動装置１５によりコントロールされるス
テップモータ１１によって回転される。既述の如（、ラ
ンプ１６がレンズ１７により管１の見本の目標域１９に
焦点を合わされ、ランプ１６の発する光線はフィルタ１
８によりろ過される。見本より発する光線がレンズ２０
により選択フィルタ２１を弁し番号３０に一括表示せる
直線状列の光電池上に焦点を結ぶ。第６図に示すように
、この配列３０′には一直線上に配列した光電池２９の
おかれた平坦な絶縁基板が含まれる。第６図に示すタイ
プの市販品には１本の列に１，０２４個もの光電池が設
ケラレる。感光素子はダイオード（レチコンノ型もしく
は負荷結合（フエヤチャイルド）型のいずれでも良い。

目標域１９の像がレンズ２ｕによりフィルタ２１を介し
列３０の光電池２９上に焦点を結ぶと、配列３０のそれ
ぞれの電池２９よりの螢光度の読取値がアンブリファイ
ヤ２４で増幅されコンバータ２５でデジタル信号に変え
られコンピュータ２６に送られることは既述の通りであ
る。

全部の目標域１９の線状部分の螢光度は一度に測もれる
ので、管１を軸方向に移動する必要がなくなり管１は単
にその軸線の周りに回転させ次の円周面域を見えるよう
にし芒えすれば良い。従って、第２図の実施例は第１図
の例より機械的に簡単である。他方、第２図の実施例に
用いられる配列は第１図の実施例に用いる光電管より若
干感光性が劣り、従って場合により同じように正確なも
のではない。

第４図から第９図において、コンバータからコンピュー
タが入力した血管層の「地図」の図式表示と共に血液見
本の遠心分離で形成される各種の血球量境界面が図示さ
れている。第４図に示すように、顆粒球帯４１とリンパ
球・単球帝３１及び血小板帝３２は遠心分離処理をした
見本中で鮮明な境界面をもっている。ライン３３にそう
絵素のコンピュータによる検査により第４図に示すヒス
トグラム又は棒グラフＢが得られる。このヒストグラム
の水平軸は血液見本の長手方向軸線にそう距離を表わし
ており、ヒストグラムの垂直軸は各種血球の°”さまざ
まな螢光強度を表わしている。第４図に示すような見本
では、コンピュータは単に螢光の明白な不連続を探さく
しかがる不連続間の距離３４を測定しさえすれば良い。

この距離３４がコンピュータでいったん測定されると、
測定値に一定の係数が乗ぜられ各種血球の計数を得る。

第５図は層３１と３２との間の境界面が張り出しにより
ゆがめられている見本を示す。この２つのヒストグラム
ＢとＣは、測定が単にライン３５と３６にそってのみ行
われるとするとライン３５と３６にそってとるそれぞれ
の読取りは血球層の違った軸方向寸法を示すことを示し
ている。しかしながら、連続的に長手方同走ｆを実施す
る際別別の測定値のすべてを平均化することによりコン
ピュータはこの問題を避ける。

第６図は血球層４２と４１との間における鋸歯状の境界
面にともなって発生する同様な問題を示す。この見本の
ためのヒストグラムＢは傾斜した境界面をＭし、この傾
斜面３８の幾何学的平均により細胞層４１の軸方向寸法
４３の測定を始める正しいラインを提供する。この幾何
学的平均は既述の如くそれぞれの相次ぐ走査の分析でコ
ンピュータにより計算される。

第７図は第４図同様輪郭のはっぎりした見本を示し１ヒ
ストグラムＢはライン３９にそった円周面の順次走査に
より得られる。第４図の如（、ヒストグラムには明りよ
うな輪郭の急激な不連続があり、これらはコンピュータ
により注記され平均化を必要としない。

第８図は、層４１と４２との間の境界面は不明りようで
層３１と３２との境界面が不規則である点で第６図に示
すものと同様な見本を示している。

第８図の見本のヒストグラムＢは平均の円周方向の読み
即ち第７図に示すライン３９の方向にとった読みを示し
ている。このヒストグラムＢの斜線部分は補正された層
の大きさを引き出すのに挿入すべき領域を表わしている
。これはそれぞれの斜線部分の面積を計算しこれを帝長
増加分に転換することにより連成され、同じ色彩強度は
第８図のヒストグラムＢの水平ラインにより輪郭が明か
に嘔れている１全強度読みと見做す。補正ヒストグラム
は第８図のＣに示される。

第９図は、第７図に示すライン３９にそうように円周方
向に走査を行う際複雑な問題を呈するような細胞層３１
における層形成を示している。この型式の成層の場合、
それぞれの直線状走査は周りの層４１又は３２の若干を
含むことができる。

この条件により第９図のＢに示すようなヒストグラムが
もたらされる。このヒストグラムの４０の領域には明か
な強度の平面金部が見られず、従ってＣの点における領
域４０の幅についてのいかなる解しやくも誤ったもので
ある。かかる条件がコンピュータにより認められると、
不規則曲線４０のフエーリエ変換を実施するようプログ
ラム化されておりその結果は第９図のＣに示されている
。

第９図の曲線Ｃにおける斜線域は層３１の領域を表わす
。若し層３１の最大強度が判ると、コンピュータは第９
図のＤに示す層３１の真正の軸方向寸法を計算すること
ができる。最大強度を得るには、管の回転を止め１つの
長手方向又は軸方向の走査を行い問題の層のピーク強度
の位置ぎめ及びその測定をしδえすれば足りる。

以上の技術は血液見本のその他の領域の分析にも同様に
応用できるものである。網赤血球（新しく形成された赤
血球）は顆粒球近くの拡散帯内に横たわっている。網赤
血球層のＭ動軸方向寸法は同様にして計算することがで
きる。血球層を識別するのに用いる染料色素は螢光であ
る必要はない。

装置は若し第１フイルタ１８を除けは管からの反射光を
検出しそれにより光線吸収を確定するようにすることが
できる。若しダイヤフラム窓を十分小石く直径約２Ｄミ
クロンにすると、バツフイコートの物理的拡大は不要で
ある。

本発明はその原理より離娩することなしに本文に開示さ
れた実施例に対し数多くの変更及び変化を行うことがで
きるので、その特許請求の範囲による以外に制限するも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により血球カウント測定を行うための装
置の好適実施例の一部図式的な斜視図、第２図は本発明
により血球カウント測定を行うだめの装置の第２実施例
の一部図式的な斜視図、第６図は第２図装置の一部品の
斜視図、第４図は遠心分離により得られる第１の血球層
境界面の概略平面図、 第５図は遠心分離により一部られる第２の血球層境界面
の概略平面図、 第６図は遠心分離により得られる第６の血球層境界面の
概略平面図、 第７図は第４図に示すのと同じ血球層の概略平面図、 第８図は第６図に示すのと同じ血球層の概略平面図、 第９図は遠心分離により得られる第４の血球層境界面の
概略平面図である。 １・・・管、１１．１２・・・ステップモータ、１３・
・・ねじロッド、１４・・・ゾロツク、１９・・・パツ
フイコート含Ｍ域、１６・・・光源、１７・・・レンズ
、１８゜２１・・・フィルタ、２２・・・ダイヤフラム
、２３・・・光電管、２４・・・アンブリファイヤ、２
５・・・コンバータ、２６・・・コンピュータ、２７・
・・表示フレーム。 ＪＦＩＧ−Ｊ　ＩｆＧ−５ 鷲」−化−ニー Ｇ−６ １１ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＩ　透明な管中に含有され血球タイプが管中で異な
   った層に分離されているような抗凝固性全血の遠心分離
   処理された見本における血球数を測定するための光学走
   査装置にして、 イ、管を支持するための装置と、 口、管中の血球層を照射するため働く光源と、ハ・　管
   中の照射された血球層に焦点を結び血球層を走査し、血
   球の層中の異なった血球タイプに特有な異なる光線強度
   を検出するよう作動する感光装置と、 二・　管と前記感光装置との間における相対運動を引き
   起こし前記感光装置をして管の円周面上の異なれる位置
   のすべてにおいて血球の層を走査可能ならしめるための
   装置と、 ホ・　前記感光装置に作動接続され該感光装置からのア
   ナログ信号をデジタル様式に転換するだめのコンバータ
   装置と、 へ、該コンバータ装置に作動接続され該コンバータ装置
   からのデジタル信号を受けかつこれを記憶するコンピュ
   ータ装置を包含し、該コンぎユータ装置はそれぞれＧ走
   査された血球層の平均の軸方向寸法を計算すべ（受けら
   れた信号を利用し前取て入力されたデータから走査され
   たそれぞれの血球層に対し真の血球数を決定する、 光学走査装置。 （２）前記感光装置と管との間にダイヤフラムを介在し
   て有し、該ダイヤフラムは前記感光装置に使用のできる
   管の視野を制限するよう作動できる窓を特徴とする特許
   請求の範囲第１項による装置。 （３）前記窓は約１００ミクロンの直径を有する特許請
   求の範囲第２項による装置。 （４）前記窓は約２０ミクロンの直径を有する特許請求
   の範囲第２項による装置。 （５）前記光源と管との間におかれた第１フイルタ装置
   を更に有し、該第１フイルタ装置は前記光源から管に伝
   わる光の波長を制限するよう作動できる特許請求の範囲
   第１項による装置。 （６）前記感光装置と管との間におがれた第２ンイルタ
   装置を更に有し、該第２フイルタ装置は前記血球層から
   前記感光装置に伝わる光の波長を制限するよう作動でき
   る特許請求の範囲第５項による装置。 （力　前記相対運動を引き起こすための装置は管をその
   軸線の周りに回転するだめのステップモータより成り該
   モータは前記コンピュータに作動接続嘔れかつこれによ
   りコントロールされる特許請求の範囲第１項による装置
   。 （８）前記ステップモータは管を相次ぐ６６ｏ０の角度
   にわたり回転するよう作動できる特許請求の範囲第７項
   による装置。 （９）前記ステップモータは管を約６°に等しい相次ぐ
   角度にわたり回転するよう作動できる特許請求の範囲第
   ７項による装置。 αＱ　前記感光装置は測定中の血球層の全軸方向範囲を
   走査するよう作動できる直線状に配列の光電池より成る
   特許請求の範囲第１項による装置。 （１１）　前記相対運動を引き起こすだめの装置は管を
   その軸線の周りに約６°の相次ぐ増加角度にわたり回転
   するよう作動できる特許請求の範囲第１０項による装置
   。 （ロ）　少くとも走査中のすべての血球層の合成軸方向
   寸法に等しい距離管を軸方向に移動するだめの装置を特
   徴とする特許請求の範囲第１項による装置。 （ロ）　管を軸方向に移動するための前記装置は前記コ
   ンピュータ装置に作動接続されかつこれによりコントロ
   ールされる第２ステツプモータを有し、該第２ステツプ
   モータはねじロッドをその軸線の周りに回転するよう作
   動でき前記ねじロッドは管を回転するだめの前記装置と
   管を支持するための前記装置と前記第２ステツプモータ
   が取付けられている可動フレームに固定したキー止めプ
   ッシュにねじ接続されている特許請求の範囲第１２項に
   よる装置。 α喧　前記感光装置と前記コンバータ装置との間にアン
   ブリファイヤ装置を介在して更に有し前記感光装置から
   伝達されるアナログ信号を該アナログ信号をデジタル信
   号に転換する前に増幅する特許請求の範囲第１項による
   装置。 αＯ透明な雪中に含有さる血球タイプが雪中で異なった
   層に分離されているような抗凝固性全血の遠心分離処理
   ちれた見本における血球数を測定するための方法にして
   、 イ・　測定中の異なれる血球タイプに異なる光強度特性
   を作り出す光線で測定すべき血球層を照射し、 口、測定中の異なれる血球タイプの照射により得られる
   異なる光強度特性を検出し、かっ血球層に検出された異
   なれる光強度に比例して変化するアナログ出力を作り出
   す感光装置により測定中のそれぞれの血球層の全外周面
   を走査し、ハ、前記アナ目グ出力をデジタル出力に転換
   し、二・　前記デジタル出力をコンピュータに受けかつ
   これに記憶し、次いでコンピュータは前記の記憶された
   デジタル出力を分析し走査されたそれぞれの血球層の平
   均軸方向寸法を計算し、更に、前記コンピュータで走査
   されたそれぞれの血球層に対する真正の血球数を計算式
   れた平均軸方向寸法と前記コンピュータに記憶された追
   加のあらかじめ入力されたデータから決める諸段階を有
   する血球数の測定方法。 （ｉＱ　それぞれの血球層の全外周面が前記感光装置の
   焦点を通過するよう管を動かす段階を有する、特許請求
   の範囲第１５項による方法。 ａ′ｉ）　前記の管を動かす段階は管をその軸線の周り
   に回転することを含む、特許請求の範囲第１６項による
   方法。 α呻　管はその軸線の周りに約６°の相次ぐ増加角度で
   回転される、特許請求の範囲第１７項による方法。 （５）前記の管を動かす段階は更に、走査中のそれぞれ
   の血球層の全軸方向範囲が前記感光装置の前記焦点を通
   過するように往復軸方向運動を管に与えることを含む、
   特許請求の範囲第１７項による方法。 ■　管のすべての動きは前記コンピュータによりコント
   ロールされる、特許請求の範囲第１９項による方法。 ψや　血球は着色され血球層を照射する前記光線は着色
   血球が異なれる特性強度で螢光を発するよう励起する波
   長に限定される、特許請求の範囲第１５項による方法。 に）前記走査段階は直線状配列の光電池により行われる
   、特許請求の範囲第１５項による方法。 −透明な雪中に含有され血球タイプが雪中で異なった層
   に分離されているような抗凝固性全血の遠心分離処分さ
   れた見本における血球数を測定するだめの方法にして、 イ・　光源を設け、 口、該光源から発した光線を測定中の血球層を含有する
   管部分の外面に相当する領域上に焦点を合わせ、 ハ・　測定中の異なれる血球タイプの照射により得られ
   る異なる光強度特性を検出し、かつ血球層に検出された
   異なれる光強度に比例して変化するアナログ出力を作り
   出す感光装置により測定中のそれぞれの血球層の全外周
   面を走査し、二、測定中の血球層がある管における利用
   できる容積についてのデータと測定中の各稠血球タイプ
   のそれぞれのサイズについてのデータを記憶装置に貯え
   たコンピュータを設け、 ホ、前記アナログ…力をデジタル出力に転換し、へ、前
   記コンピュータに前記デジタル出力を受けかつこれを記
   憶し、次いでコンピュータは前記の記憶ちれたデジタル
   出力を分析し走査されたそれぞれの血球層に対する平均
   の軸方向寸法を計其し、更に、計算された平均軸方同寸
   法を利用可能の容積メモリデータ、とそれぞれの血球サ
   イズメモリデータとに組合せることにより前記コンピュ
   ータにおいて走査されたそれぞれの血球層に対する真正
   の血球数を決め、 ト、計算された真正の血球数の視覚的表示を設ける諸段
   階を有する血球数の測定方法。