JPWO2010092727A1 - Blood test equipment - Google Patents
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Abstract
低い解析コストで正確に血液特性を求める。そのための血液検査装置は、血液中の赤血球の密度が異なる２つの血流状態での同一の前記血液を撮影するＴＶカメラ３と、ＴＶカメラ３によって得られた画像のうち、血球の密度が低い第１の血流状態での血液の画像を解析し、血液特性を求めるためのパラメータを算出するとともに、ＴＶカメラによって得られた画像のうち、血球の密度が高い第２の血流状態での血液の画像を、前記パラメータを用いて解析し、血液特性を求める演算処理部７０と、を備える。Obtain blood characteristics accurately at low analysis costs. The blood test apparatus therefor has a low blood cell density among the TV camera 3 that images the same blood in two blood flow states in which the density of red blood cells in the blood is different, and an image obtained by the TV camera 3. Analyzing the blood image in the first blood flow state, calculating parameters for obtaining blood characteristics, and out of the images obtained by the TV camera, in the second blood flow state where the density of blood cells is high And an arithmetic processing unit 70 that analyzes an image of blood using the parameters and obtains blood characteristics.
Description
本発明は、血液検査装置に関する。 The present invention relates to a blood test apparatus.
近年、健康に対する関心の高まりとともに、健康のバロメータとして血液の流動性が注目されるようになっている。この血液の流動性は、血液中の血球種や血球の速度、或いは血球数といった血液特性を求めることで、特定または定量化される。 In recent years, with increasing interest in health, blood fluidity has attracted attention as a health barometer. The blood fluidity is specified or quantified by obtaining blood characteristics such as blood cell type, blood cell speed, or blood cell count in the blood.
このうち、血球種を判別する方法としては、血流をカラー撮影し、予め設定した赤血球の色相範囲を用いて血流画像中の「赤」の色相を識別することで、全血（赤血球，白血球及び血小板を含む血液）から赤血球を判別する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Among these, as a method of discriminating blood cell types, color images of blood flow are taken, and the color of “red” in the blood flow image is identified using a pre-set hue range of red blood cells, whereby whole blood (red blood cells, A method for discriminating red blood cells from blood containing white blood cells and platelets is known (see, for example, Patent Document 1).
また、血球の速度を計測する方法としては、例えば、微細な粒子の速度を計測する方法（例えば、非特許文献１参照）を、血液に対して適用する方法が挙げられる。この粒子の速度を計測する方法は、高速カメラで連続撮影された複数の気流の可視化画像を所定の範囲についてパターンマッチングすることにより、気流中の粒子個々の認識や追跡を行う必要なく、気流の二次元速度マップを作成するものである。 As a method for measuring the velocity of blood cells, for example, a method of measuring the velocity of fine particles (for example, see Non-Patent Document 1) is applied to blood. This method of measuring the velocity of particles is based on pattern matching of a plurality of visualized images of a plurality of air currents continuously captured by a high-speed camera for a predetermined range, so that there is no need to recognize and track individual particles in the air current. A two-dimensional velocity map is created.
また、血球数を計数する方法としては、例えば、血流画像を二値化して当該血流画像中の全ての赤血球の総面積を求め、予め設定した赤血球１個当りの面積でこの総面積を割る方法が知られている。 In addition, as a method of counting the number of blood cells, for example, the blood flow image is binarized to obtain the total area of all red blood cells in the blood flow image, and this total area is determined by a preset area per red blood cell. A method of cracking is known.
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、単純に予め設定した赤血球の色相範囲を用いており、実際の血液試料での赤血球の「赤」の色相範囲を正確に特定できていないため、正確に赤血球を判別することができない。赤血球の「赤」の色相は、含有されるヘモグロビンと酸素との結合量、つまり、赤血球の状態によって変化するので、この状態を調べずに設定した色相の閾値を用いると、赤血球を他の血球等と誤認してしまう恐れがある。 However, the method described in Patent Document 1 simply uses a previously set hue range of red blood cells and cannot accurately identify the red color range of red blood cells in an actual blood sample. Red blood cells cannot be discriminated. The red color of red blood cells changes depending on the amount of hemoglobin and oxygen contained, that is, the state of red blood cells. There is a risk of misunderstanding.
また、上記非特許文献１に記載の方法を血液に対して適用した方法では、血球の速度や移動方向に拘らず所定の範囲の画像について解析処理されるために、例えば、速度の速い血球を捕捉可能なよう広く設定した画像範囲で遅い血球の速度を計測した場合には、血球の移動に無関係な画像範囲部分についても解析処理されることになり、解析コストが嵩んでしまう。 In addition, in the method in which the method described in Non-Patent Document 1 is applied to blood, analysis is performed on an image in a predetermined range regardless of the blood cell speed and moving direction. When the speed of a slow blood cell is measured in an image range that is set so as to be captured, an analysis process is also performed on an image range portion that is irrelevant to the movement of the blood cell, increasing the analysis cost.
また、上記の血球数の計数方法では、単純に予め設定した赤血球１個当りの面積を用いており、赤血球の大きさの個人差を加味できていないため、正確に赤血球の数を計数することができない。一般に、赤血球の大きさ（直径）は約７〜８μｍの範囲で個人差があり、例えば、この大きさを７．５μｍとして血球数を算出した場合でも、実際の血液試料での赤血球の大きさとの差異の分だけ誤差を生じてしまう。 In addition, the above method for counting the number of blood cells simply uses a preset area per red blood cell and does not take into account individual differences in the size of red blood cells, so the number of red blood cells can be accurately counted. I can't. In general, the size (diameter) of erythrocytes varies from person to person within a range of about 7 to 8 μm. For example, even when the blood cell count is calculated with this size of 7.5 μm, the size of erythrocytes in an actual blood sample An error is caused by the difference.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、低い解析コストで正確に血液特性を求めることのできる血液検査装置の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a blood test apparatus capable of accurately obtaining blood characteristics at a low analysis cost.
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
流路を通過する血液を撮影し、得られた画像を解析して血液特性を求める血液検査装置において、
血液中の血球の密度が異なる２つの血流状態での同一の前記血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた画像のうち、血球の密度が低い第１の血流状態での前記血液の画像を解析し、血液特性を求めるためのパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記撮影手段によって得られた画像のうち、血球の密度が高い第２の血流状態での前記血液の画像を、前記パラメータ算出手段によって算出された前記パラメータを用いて解析し、血液特性を求める血液特性解析手段と、
を備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1
In a blood test apparatus that images blood passing through a flow path and analyzes the obtained image to obtain blood characteristics,
Photographing means for photographing the same blood in two blood flow states having different blood cell densities in the blood;
Parameter calculating means for analyzing the image of the blood in the first blood flow state where the density of blood cells is low among the images obtained by the imaging means, and calculating parameters for obtaining blood characteristics;
Among the images obtained by the imaging means, the blood image in the second blood flow state where the density of blood cells is high is analyzed using the parameters calculated by the parameter calculation means to obtain blood characteristics. Blood characteristic analysis means;
It is characterized by providing.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の血液検査装置において、
前記パラメータ算出手段は、前記パラメータとして前記第１の血流状態での赤血球の色相範囲を算出し、
前記血液特性解析手段は、当該色相範囲を用いて前記第２の血流状態での前記血液の画像の色相を識別することにより、前記血液中の赤血球を判別することを特徴とする。The invention according to claim 2 is the blood test apparatus according to claim 1,
The parameter calculation means calculates a hue range of red blood cells in the first blood flow state as the parameter,
The blood characteristic analysis means discriminates red blood cells in the blood by identifying the hue of the blood image in the second blood flow state using the hue range.
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の血液検査装置において、
前記パラメータ算出手段は、前記パラメータとして前記第１の血流状態での赤血球の速度及び移動方向を算出するとともに、当該赤血球の速度及び移動方向に基づいて画像範囲を設定し、
前記血液特性解析手段は、当該画像範囲における前記第２の血流状態での前記血液の画像を解析することにより、前記血液中の赤血球の速度を求めることを特徴とする。The invention described in claim 3 is the blood test apparatus according to claim 1,
The parameter calculation means calculates the velocity and movement direction of red blood cells in the first blood flow state as the parameter, sets an image range based on the velocity and movement direction of the red blood cells,
The blood characteristic analysis means obtains a velocity of red blood cells in the blood by analyzing an image of the blood in the second blood flow state in the image range.
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の血液検査装置において、
前記パラメータ算出手段は、前記パラメータとして前記第１の血流状態での赤血球１個当りの面積を算出し、
前記血液特性解析手段は、当該赤血球１個当りの面積で、前記第２の血流状態での前記血液の画像中の赤血球の総面積を除算することにより、前記血液中の赤血球の血球数を計数することを特徴とする。The invention according to claim 4 is the blood test apparatus according to claim 1,
The parameter calculation means calculates an area per red blood cell in the first blood flow state as the parameter,
The blood characteristic analyzing means divides the total number of red blood cells in the blood image in the second blood flow state by the area per red blood cell, thereby calculating the number of red blood cells in the blood. It is characterized by counting.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の血液検査装置において、
前記２つの血流状態は、前記血液が前記流路を流れ始めてからの経過時間が異なる状態であり、
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記経過時間が短い状態であることを特徴とする。The invention according to claim 5 is the blood test apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The two blood flow states are states in which the elapsed time from when the blood begins to flow through the flow path is different,
The first blood flow state is a state in which the elapsed time is shorter than the second blood flow state.
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の血液検査装置において、
前記２つの血流状態は、前記血球が前記撮影手段の撮影範囲内に現れ始めてからの経過時間が異なる状態であり、
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記経過時間が短い状態であることを特徴とする。The invention according to claim 6 is the blood test apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The two blood flow states are states in which the elapsed time since the blood cells began to appear in the imaging range of the imaging means is different,
The first blood flow state is a state in which the elapsed time is shorter than the second blood flow state.
請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の血液検査装置において、
前記２つの血流状態は、前記流路の上流と下流との前記血液の圧力差が異なる状態であり、
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記圧力差が小さい状態であることを特徴とする。The invention according to claim 7 is the blood test apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The two blood flow states are states in which the blood pressure difference between the upstream and downstream of the flow path is different.
The first blood flow state is a state in which the pressure difference is smaller than that of the second blood flow state.
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の血液検査装置において、
前記第１の血流状態は、前記撮影手段の撮影範囲内で、複数の血球が互いに離れている状態であることを特徴とする。The invention according to claim 8 is the blood test apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The first blood flow state is a state in which a plurality of blood cells are separated from each other within an imaging range of the imaging means.
請求項１に記載の発明によれば、第１の血流状態で実際の血液試料についての最適なパラメータを算出し、当該パラメータを用いて第２の血流状態での血液特性を求めるので、予めパラメータを設定していた従来に比べ、低い解析コストで正確に血液特性を求めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the optimal parameter for the actual blood sample is calculated in the first blood flow state, and the blood characteristic in the second blood flow state is obtained using the parameter. Compared with the prior art in which parameters are set in advance, blood characteristics can be obtained accurately at a low analysis cost.
また、密度が低い第１の血流状態では、個々の血球が接触していない状態になりやすく、これら個々の血球を識別しやすいため、パラメータを容易に算出することができる。 Further, in the first blood flow state having a low density, the individual blood cells are not in contact with each other, and the individual blood cells can be easily identified. Therefore, the parameters can be easily calculated.
請求項２に記載の発明によれば、パラメータとして第１の血流状態での赤血球の色相範囲を算出することにより、血液試料中の実際の赤血球の状態における赤血球の色相範囲を特定することができ、第２の血流状態で正確に赤血球を判別することができる。 According to the second aspect of the present invention, the hue range of red blood cells in the actual red blood cell state in the blood sample can be specified by calculating the hue range of red blood cells in the first blood flow state as a parameter. It is possible to accurately determine red blood cells in the second blood flow state.
請求項３に記載の発明によれば、パラメータとして第１の血流状態での赤血球の速度及び移動方向を算出し、これらに対応した画像範囲を設定することにより、当該画像範囲のみについて第２の血流状態での解析を行って、赤血球の移動に無関係な画像範囲部分についての解析処理を不要にすることができ、解析コストを抑えつつ赤血球の速度を求めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the velocity and moving direction of red blood cells in the first blood flow state are calculated as parameters, and the image range corresponding to these is set. Thus, it is possible to eliminate the analysis process for the image range portion irrelevant to the movement of the red blood cells, and to obtain the speed of the red blood cells while suppressing the analysis cost.
請求項４に記載の発明によれば、パラメータとして第１の血流状態での赤血球１個当りの面積を算出することにより、赤血球の大きさの個人差を加味することができ、第２の血流状態で正確に赤血球の血球数を計数することができる。 According to the invention of claim 4, by calculating the area per red blood cell in the first blood flow state as a parameter, it is possible to take into account individual differences in the size of red blood cells, It is possible to accurately count the number of red blood cells in the blood flow state.
請求項８に記載の発明によれば、第１の血流状態は、撮影手段の撮影範囲内で、複数の血球が互いに離れている状態であるので、確実に個々の血球を識別することができ、前記パラメータを一層容易に算出することができる。 According to the eighth aspect of the invention, the first blood flow state is a state in which a plurality of blood cells are separated from each other within the imaging range of the imaging means, so that individual blood cells can be reliably identified. And the parameters can be calculated more easily.
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る血液検査装置１の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a blood test apparatus 1 according to the present invention.
この図に示すように、血液検査装置１は、血液を供給槽１０からフィルタ２に通して排出槽１１へ導き、その過程で取得される情報から血液特性を求めるものである。なお、血液特性とは、血液の性状等を示す種々の特性値であり、本実施形態においては、特に赤血球についての、血球種，血球の速度及び血球数を指すものとする。つまり、本実施形態において、血液特性を求めることとは、赤血球を判別するか、赤血球の速度を求めるか、或いは赤血球の血球数を計数することである。 As shown in this figure, the blood test apparatus 1 guides blood from a supply tank 10 through a filter 2 to a discharge tank 11 and obtains blood characteristics from information acquired in the process. The blood characteristics are various characteristic values indicating the properties of blood and the like, and in the present embodiment, the blood cell type, the blood cell speed, and the blood cell count particularly for red blood cells. That is, in the present embodiment, obtaining blood characteristics means determining red blood cells, obtaining red blood cell velocities, or counting the number of red blood cells.
具体的には、血液検査装置１は、主に、フィルタ２と、フィルタ２内の血液の流れを撮影するＴＶカメラ３と、ＴＶカメラ３で撮影された血流画像に基づいて血液特性を求めるパソコン（ＰＣ）７と、血流画像を表示するディスプレイ８と、フィルタ２内の血流を制御する差圧制御部９とを備えている。なお、本実施形態における血液検査装置１には、生理食塩水や生理活性物質などの液体を血液と混合してフィルタ２に導けるよう、ミクサー１２を介して流路に連結された複数の溶液びん１３等が更に具備されている。そして、生理食塩水や生理活性物質などの液体と混合した血液（以下、血液という）は、差圧制御部９が加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６を制御してフィルタ２前後の差圧を調整することにより、フィルタ２内を所望量だけ流れるようになっている。また、上述の差圧制御部９やミクサー１２の他、供給槽１０のバルブ１０ａ等は、シーケンス制御部１７によって統合制御されている。 Specifically, the blood test apparatus 1 mainly obtains blood characteristics based on the filter 2, a TV camera 3 that captures the blood flow in the filter 2, and a blood flow image that is captured by the TV camera 3. A personal computer (PC) 7, a display 8 that displays a blood flow image, and a differential pressure control unit 9 that controls the blood flow in the filter 2 are provided. The blood test apparatus 1 according to this embodiment includes a plurality of solution bottles connected to a flow path via a mixer 12 so that a liquid such as physiological saline or a physiologically active substance can be mixed with blood and guided to the filter 2. 13 etc. are further provided. For blood mixed with a liquid such as physiological saline or physiologically active substance (hereinafter referred to as blood), the differential pressure control unit 9 controls the pressurization pump 15 and the decompression pump 16 to adjust the differential pressure across the filter 2. By doing so, the filter 2 flows by a desired amount. In addition to the differential pressure control unit 9 and the mixer 12 described above, the valve 10 a of the supply tank 10 and the like are integrated and controlled by the sequence control unit 17.
図２は、フィルタ２の断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the filter 2.
フィルタ２は、図２に示すように、ベース板２１、シリコン単結晶基板２２，２２、外側板２３及びガラス平板２４を含んで構成されている。 As shown in FIG. 2, the filter 2 includes a base plate 21, silicon single crystal substrates 22 and 22, an outer plate 23, and a glass flat plate 24.
ベース板２１は、平板状に形成されており、中央近傍の上面と外側面とを連通する導入孔２１ａ、及び一側端寄りの上面と外側面とを連通する排出孔２１ｂを有している。これら導入孔２１ａ及び排出孔２１ｂは、ベース板２１の外側面から血液チューブ（図示せず）を介して供給槽１０及び排出槽１１に連結されている。 The base plate 21 is formed in a flat plate shape, and has an introduction hole 21a that communicates the upper surface near the center and the outer surface, and a discharge hole 21b that communicates the upper surface near one side end and the outer surface. . The introduction hole 21a and the discharge hole 21b are connected to the supply tank 10 and the discharge tank 11 from the outer surface of the base plate 21 via a blood tube (not shown).
２つのシリコン単結晶基板２２，２２は、いずれも略平板状に形成されており、互いに所定の隙間を介した状態でベース板２１の上面に並設されている。この２つのシリコン単結晶基板２２，２２間の隙間には、ベース板２１の導入孔２１ａが開口している。また、シリコン単結晶基板２２，２２の上端部には、隆起部２２ａが当該シリコン単結晶基板２２，２２の並設方向（図中のＸ方向）に延在しており、この隆起部２２ａの上端部には、六角形状の土手部２２ｂが頂面をガラス平板２４に当接させてＸ方向に複数配列されている（図３参照）。 The two silicon single crystal substrates 22 and 22 are both formed in a substantially flat plate shape, and are juxtaposed on the upper surface of the base plate 21 with a predetermined gap therebetween. An introduction hole 21 a of the base plate 21 is opened in the gap between the two silicon single crystal substrates 22 and 22. Further, at the upper end portions of the silicon single crystal substrates 22 and 22, a protruding portion 22a extends in the direction in which the silicon single crystal substrates 22 and 22 are juxtaposed (the X direction in the drawing). At the upper end, a plurality of hexagonal bank portions 22b are arranged in the X direction with the top surface in contact with the glass flat plate 24 (see FIG. 3).
外側板２３は、シリコン単結晶基板２２，２２の周囲を囲んでベース板２１の上面端に固定されている。外側板２３とシリコン単結晶基板２２，２２との間には所定の隙間が設けられ、この隙間にベース板２１の排出孔２１ｂが開口している。 The outer plate 23 is fixed to the upper surface end of the base plate 21 so as to surround the silicon single crystal substrates 22 and 22. A predetermined gap is provided between the outer plate 23 and the silicon single crystal substrates 22, 22, and a discharge hole 21 b of the base plate 21 is opened in this gap.
ガラス平板２４は、平板状に形成されており、外側板２３の上面に固定されている。また、ガラス平板２４の下面と隆起部２２ａの上面との間には、微細な流路群の流路部２５が形成されている。 The glass flat plate 24 is formed in a flat plate shape and is fixed to the upper surface of the outer plate 23. Further, between the lower surface of the glass flat plate 24 and the upper surface of the raised portion 22a, a channel portion 25 of a fine channel group is formed.
図３（ａ），（ｂ）は、流路部２５を説明するための図である。図３（ａ）は流路部２５を上面から見た図（平面図）であり、図３（ｂ）は側断面図である。 FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the flow path portion 25. 3A is a view (plan view) of the flow path portion 25 as viewed from above, and FIG. 3B is a side sectional view.
流路部２５は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、隆起部２２ａ上端部の複数の土手部２２ｂ，…に挟まれて形成される複数のゲート２５ａと、当該ゲート２５ａよりもフィルタ２中央側（図中の上側）の空間である上流テラス２５ｂと、ゲート２５ａよりもフィルタ２外側（図中の下側）の空間である下流テラス２５ｃとから構成されている。このうちのゲート２５ａの幅ｔは、本実施形態においては、赤血球の血球径（約８μｍ）よりも狭く形成されている。また、特に限定はされないが、上流テラス２５ｂ，ゲート２５ａ，下流テラス２５ｃにおける隆起部２２ａ幅方向（図中のＹ方向）の各長さｌａ，ｌｂ，ｌｃは、いずれも約３０μｍに形成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the flow path portion 25 includes a plurality of gates 25a formed between a plurality of bank portions 22b at the upper end of the raised portion 22a, and the gate 25a. The upper terrace 25b is a space on the center side of the filter 2 (upper side in the drawing) and the downstream terrace 25c is a space outside the filter 2 (lower side in the drawing) with respect to the gate 25a. Of these, the width t of the gate 25a is narrower than the blood cell diameter of red blood cells (about 8 μm) in the present embodiment. Although not particularly limited, the lengths la, lb, and lc in the width direction (Y direction in the drawing) of the raised portion 22a in the upstream terrace 25b, the gate 25a, and the downstream terrace 25c are all formed to be about 30 μm. Yes.
以上の構成を具備するフィルタ２においては、供給槽１０から導入孔２１ａを通じて導入された血液は、流路部２５を通過した後、排出孔２１ｂを通じて排出槽１１へ排出されることとなる。そして、より詳細には、流路部２５を流れる血液中の血球、例えば赤血球は、まず上流テラス２５ｂを通過した後、ゲート２５ａを変形しながら通過し、最後に下流テラス２５ｃを通過することとなる。 In the filter 2 having the above configuration, the blood introduced from the supply tank 10 through the introduction hole 21a passes through the flow path portion 25 and is then discharged to the discharge tank 11 through the discharge hole 21b. In more detail, blood cells, for example, red blood cells, in the blood flowing through the flow path portion 25 first pass through the upstream terrace 25b, then pass through the gate 25a while being deformed, and finally pass through the downstream terrace 25c. Become.
また、フィルタ２の上流及び下流には、図１に示すように、圧力センサＥ１，Ｅ２が設けられており、この圧力センサＥ１，Ｅ２は、計測したフィルタ上流圧力Ｐ１，フィルタ下流圧力Ｐ２を差圧制御部９へ出力するようになっている。 Further, as shown in FIG. 1, pressure sensors E1 and E2 are provided upstream and downstream of the filter 2, and the pressure sensors E1 and E2 are configured to provide a difference between the measured filter upstream pressure P1 and filter downstream pressure P2. The pressure is output to the pressure control unit 9.
ＴＶカメラ３は、例えばデジタルＣＣＤカメラであり、血液の流れを撮影するのに十分な解像度を有した高速カメラである。このＴＶカメラ３は、フィルタ２におけるガラス平板２４に対向して設置され、流路部２５を通過する血液の流れをガラス平板２４超しに撮影する。ＴＶカメラ３によって得られた血流画像は、パソコン７に出力されるとともに、ディスプレイ８に表示されるようになっている。なお、ＴＶカメラ３は、特に限定はされないが、動画が撮影可能なカメラである。 The TV camera 3 is a digital CCD camera, for example, and is a high-speed camera having a resolution sufficient for photographing a blood flow. The TV camera 3 is installed opposite to the glass flat plate 24 in the filter 2 and photographs the blood flow passing through the flow path portion 25 over the glass flat plate 24. The blood flow image obtained by the TV camera 3 is output to the personal computer 7 and displayed on the display 8. The TV camera 3 is not particularly limited, but is a camera capable of shooting a moving image.
パソコン７は、ＴＶカメラ３から出力された血流画像を解析して血液特性を求める演算処理部７０を備えている。このような演算処理部７０としては、従来より公知のものを用いることができる。 The personal computer 7 includes an arithmetic processing unit 70 that analyzes a blood flow image output from the TV camera 3 and obtains blood characteristics. As such an arithmetic processing part 70, a conventionally well-known thing can be used.
ディスプレイ８は、ＴＶカメラ３から出力された血流画像や、パソコン７によって求められた血液特性等を表示する。 The display 8 displays a blood flow image output from the TV camera 3, blood characteristics obtained by the personal computer 7, and the like.
差圧制御部９は、シーケンス制御部１７，加圧ポンプ１５及び減圧ポンプ１６と接続されており、シーケンス制御部１７からの制御指令に応じてフィルタ２前後の差圧を制御するようになっている。より詳細には、差圧制御部９は、フィルタ上流圧力Ｐ１及びフィルタ下流圧力Ｐ２が所定の圧力となるように、フィルタ２上流の加圧ポンプ１５とフィルタ２下流の減圧ポンプ１６とをそれぞれ制御する。なお、この差圧制御部９やシーケンス制御部１７は、パソコン７と一体に構成してもよい。 The differential pressure control unit 9 is connected to the sequence control unit 17, the pressure pump 15, and the pressure reduction pump 16, and controls the differential pressure before and after the filter 2 in accordance with a control command from the sequence control unit 17. Yes. More specifically, the differential pressure control unit 9 controls the pressure pump 15 upstream of the filter 2 and the pressure reduction pump 16 downstream of the filter 2 so that the filter upstream pressure P1 and the filter downstream pressure P2 become predetermined pressures. To do. Note that the differential pressure control unit 9 and the sequence control unit 17 may be configured integrally with the personal computer 7.
続いて、血液検査装置１の動作について、主に図４を参照して説明する。 Next, the operation of blood test apparatus 1 will be described mainly with reference to FIG.
図４は、血液特性を求める際のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart for obtaining blood characteristics.
この図に示すように、まず、フィルタ２へ血液が流される（ステップＳ１）。具体的には、最初に、供給槽１０へ計測対象の血液が注がれるとともに、必要に応じて溶液びん１３へ生理食塩水等が加えられる。そして、差圧制御部９によりフィルタ２に所定の差圧が加えられて血液がフィルタ２に流される。このとき、フィルタ２前後の圧力差を、０ｃｍＡｑから２０ｃｍＡｑまで徐々に上げるようにする。 As shown in this figure, first, blood flows through the filter 2 (step S1). Specifically, first, blood to be measured is poured into the supply tank 10, and physiological saline or the like is added to the solution bottle 13 as necessary. Then, a predetermined differential pressure is applied to the filter 2 by the differential pressure control unit 9 and blood flows through the filter 2. At this time, the pressure difference before and after the filter 2 is gradually increased from 0 cmAq to 20 cmAq.
次に、ＴＶカメラ３により、流路部２５を通過する血流の１回目の撮影が行われる（ステップＳ２）。この１回目の撮影は、フィルタ２前後の圧力差が２０ｃｍＡｑに上がりきるまでの間に行われ、後に行う２回目の撮影時よりも血液中の血球の密度が低い血流状態（第１の血流状態）を撮影する。この撮影は、血液の流し始めと同時に行ってもよいし、血液が流路部２５を流れ始めてからの経過時間が、後述の第２の血流状態よりも短い所定のタイミングで行ってもよい。また、血球がＴＶカメラ３の撮影範囲内に現れたことを検知し、検知したら直ちに撮影してもよいし、検知してからの経過時間が後述の第２の血流状態よりも短い所定のタイミングで撮影してもよい。 Next, the first imaging of the blood flow passing through the flow path portion 25 is performed by the TV camera 3 (step S2). This first imaging is performed until the pressure difference before and after the filter 2 reaches 20 cmAq, and the density of blood cells in the blood is lower than that in the second imaging performed later (the first blood Shooting). This imaging may be performed simultaneously with the start of blood flow, or may be performed at a predetermined timing in which the elapsed time from the start of blood flow through the flow path portion 25 is shorter than the second blood flow state described later. . Further, it may be detected that a blood cell has appeared within the imaging range of the TV camera 3, and imaging may be performed immediately upon detection, or a predetermined time shorter than a second blood flow state to be described later may be taken after the detection. You may shoot at the timing.
血球を検知するには、血液を流す前の画像と流し始めてからの画像とを順次比較し、両画像間の差分を調べればよい。その他、血液の濃度を検出するセンサ（図示せず）を設け、当該センサの出力値が一定値に達したタイミングで撮影してもよい。また、血液特性として赤血球の速度を求める場合には、この１回目の撮影で、少なくとも２フレームの血流画像を採取しておく。 In order to detect blood cells, it is only necessary to sequentially compare an image before flowing blood with an image after starting to flow, and examine a difference between both images. In addition, a sensor (not shown) for detecting the blood concentration may be provided, and imaging may be performed at the timing when the output value of the sensor reaches a certain value. Further, when the velocity of red blood cells is obtained as a blood characteristic, blood flow images of at least two frames are collected in the first imaging.
この１回目の撮影では、以下のように、必ず赤血球が捉えられる。 In this first shooting, red blood cells are always captured as follows.
血液中の血球には、赤血球，白血球及び血小板の３種類があるが、血液の流し始めから間もない第１の血流状態では、血小板は凝集せず、縁（エッジ）が現れないため、画像上で血小板を認識することはできない。また、白血球は赤血球より比重が大きいため、赤血球より先に流路部２５まで到達することはない。したがって、最初にＴＶカメラ３の撮影範囲内に現れるのは、必ず赤血球となる。 There are three types of blood cells in the blood: red blood cells, white blood cells, and platelets, but in the first blood flow state shortly after the start of blood flow, platelets do not aggregate and edges do not appear. Platelets cannot be recognized on the image. In addition, since the specific gravity of white blood cells is larger than that of red blood cells, the white blood cells do not reach the flow path portion 25 before the red blood cells. Therefore, it is always red blood cells that first appear within the photographing range of the TV camera 3.
次に、血液特性を求めるためのパラメータが算出される（ステップＳ３）。このパラメータ算出は、パソコン７の演算処理部７０が第１の血流状態での血流画像を解析することにより行われる。 Next, parameters for obtaining blood characteristics are calculated (step S3). The parameter calculation is performed by the arithmetic processing unit 70 of the personal computer 7 analyzing the blood flow image in the first blood flow state.
具体的には、血液特性として赤血球を判別する場合には、パラメータとして第１の血流状態での赤血球の色相範囲を算出する。これには、まず、図５（ａ）に示すような血液を流す前の画像と、図５（ｂ）に示すような第１の血流状態での血流画像との、画素単位での差分を取り、図６に示すような差分領域を抽出する。そして、抽出された差分領域の色相範囲を解析して特定する。 Specifically, when red blood cells are discriminated as a blood characteristic, the hue range of red blood cells in the first blood flow state is calculated as a parameter. For this, first, an image before flowing blood as shown in FIG. 5A and a blood flow image in the first blood flow state as shown in FIG. The difference is taken and a difference area as shown in FIG. 6 is extracted. Then, the hue range of the extracted difference area is analyzed and specified.
また、血液特性として赤血球の速度を求める場合には、パラメータとして第１の血流状態での赤血球の速度及び移動方向を算出し、これらに基づいて、血液特性を求める際に解析する画像範囲を絞り込む。より詳細には、図７（ａ）に示すように、赤血球の速度が速い場合には当該速度に対応した広い画像範囲を設定し、図７（ｂ）に示すように、速度が遅い場合には狭い画像範囲を設定する。また、図７（ｃ）に示すように、赤血球が図中の上から下へ流れる場合には下側の画像範囲を設定し、図７（ｄ）に示すように、図中の下から上へ流れる場合には上側の画像範囲を設定する。 Further, when the velocity of red blood cells is obtained as a blood characteristic, the velocity and moving direction of red blood cells in the first blood flow state are calculated as parameters, and based on these, the image range to be analyzed when obtaining the blood characteristics Narrow down. More specifically, as shown in FIG. 7 (a), when the speed of red blood cells is high, a wide image range corresponding to the speed is set, and when the speed is low as shown in FIG. 7 (b). Sets a narrow image range. In addition, as shown in FIG. 7C, when red blood cells flow from the top to the bottom in the figure, a lower image range is set, and as shown in FIG. The upper image range is set in the case of flowing to the upper side.
また、血液特性として赤血球の血球数を計数する場合には、パラメータとして第１の血流状態での赤血球の面積を算出する。これには、まず、赤血球を判別する場合と同様に、血液を流す前の画像と第１の血流状態での血流画像との、画素単位での差分を取り、図６に示すような差分領域を抽出する。そして、図８に示すように、抽出された差分領域を二値化した後、ラベリング処理を施すことで、血流画像内の赤血球の数と個々の面積とが分かる。これら赤血球の数と個々の面積とを、例えば平均化するなどして赤血球１個当りの面積を算出する。 When counting the number of red blood cells as blood characteristics, the area of red blood cells in the first blood flow state is calculated as a parameter. For this purpose, first, as in the case of discriminating red blood cells, the difference between the image before flowing blood and the blood flow image in the first blood flow state is obtained in units of pixels, as shown in FIG. Extract the difference area. Then, as shown in FIG. 8, after binarizing the extracted difference region, a labeling process is performed to find the number of red blood cells and individual areas in the blood flow image. The area per red blood cell is calculated by, for example, averaging the number of these red blood cells and the individual areas.
上記のパラメータ算出では、解析する血流画像が撮影された第１の血流状態において、赤血球のみが流れているため、血球種の判別が不要である。また、赤血球の密度が低いことから個々の赤血球が接触していない状態になりやすく、これら個々の赤血球を識別しやすいため、パラメータとしての赤血球の色相範囲や、赤血球の速度及び移動方向、或いは赤血球の面積を、容易に算出することができる。更に、第１の血流状態において、複数の血球が互いに離れている状態であれば、確実に個々の血球を識別することができ、パラメータを一層容易に算出することができる。 In the above parameter calculation, since only red blood cells are flowing in the first blood flow state in which the blood flow image to be analyzed is taken, it is not necessary to determine the blood cell type. In addition, since the density of red blood cells is low, the individual red blood cells are not in contact with each other, and it is easy to identify these individual red blood cells. Can be easily calculated. Furthermore, if the plurality of blood cells are separated from each other in the first blood flow state, the individual blood cells can be reliably identified, and the parameters can be calculated more easily.
次に、図４に示すように、流路部２５を通過する血流の２回目の撮影が行われる（ステップＳ４）。この２回目の撮影は、フィルタ２前後の圧力差が２０ｃｍＡｑに達した後に行われ、図５（ｃ）に示すように、第１の血流状態よりも血液中の血球の密度が高い血流状態（第２の血流状態）を撮影する。本実施形態では、所定流量の血液が流れたタイミングで撮影を行う。また、血液特性として赤血球の速度を求める場合には、この２回目の撮影で、少なくとも２フレームの血流画像を採取しておく。 Next, as shown in FIG. 4, the second imaging of the blood flow that passes through the flow path portion 25 is performed (step S4). This second imaging is performed after the pressure difference before and after the filter 2 reaches 20 cmAq. As shown in FIG. 5C, the blood flow in which the density of blood cells in the blood is higher than in the first blood flow state. The state (second blood flow state) is imaged. In the present embodiment, imaging is performed at a timing when a predetermined flow rate of blood flows. Further, when the velocity of red blood cells is obtained as a blood characteristic, blood flow images of at least two frames are collected in the second imaging.
次に、図４に示すように、血液特性が求められる（ステップＳ５）。これは、パソコン７の演算処理部７０が、算出されたパラメータを用いて第２の血流状態での血流画像を解析することにより行われる。具体的には、血液特性として赤血球を判別する場合には、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球の色相範囲を用いて、第２の血流状態での血流画像中の「赤」の色相を識別する。この赤血球の判別は、例えば、流路部２５に凝集した血球の血球種を判別したい場合などに用いられる。 Next, as shown in FIG. 4, blood characteristics are obtained (step S5). This is performed by the arithmetic processing unit 70 of the personal computer 7 analyzing the blood flow image in the second blood flow state using the calculated parameters. Specifically, when red blood cells are discriminated as a blood characteristic, the hue range of red blood cells in the first blood flow state calculated as a parameter is used to determine whether the blood flow image in the second blood flow state Identify the “red” hue. This discrimination of red blood cells is used, for example, when it is desired to discriminate the blood cell type of blood cells aggregated in the flow path section 25.
このように、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球の色相範囲を用いることにより、血液試料中の実際の赤血球の状態における赤血球の色相範囲を特定することができ、第２の血流状態で正確に赤血球を判別することができる。 Thus, by using the hue range of red blood cells in the first blood flow state calculated as a parameter, the hue range of red blood cells in the actual red blood cell state in the blood sample can be specified, and the second Red blood cells can be accurately identified in the blood flow state.
また、血液特性として赤血球の速度を求める場合には、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球の速度及び移動方向に基づいて設定された画像範囲で、第２の血流状態での血流画像を解析する。より詳細には、第２の血流状態での２フレームの血流画像のうち、１つ目のフレームの血流画像で認識された赤血球の位置を基準として、２つ目のフレームの血流画像について上記の画像範囲だけを追跡し、当該赤血球の移動後の位置を特定する。そして、これら２つのフレームでの赤血球の移動距離とフレーム間の時間間隔とから、当該赤血球の速度が求められる。 Further, when the velocity of red blood cells is obtained as a blood characteristic, an image range set based on the velocity and moving direction of red blood cells in the first blood flow state calculated as a parameter is used in the second blood flow state. Analyzing blood flow images. More specifically, the blood flow of the second frame with reference to the position of red blood cells recognized in the blood flow image of the first frame out of the two frames of blood flow image in the second blood flow state. Only the above-mentioned image range is traced for the image, and the position after movement of the red blood cell is specified. Then, the speed of the red blood cells is obtained from the moving distance of the red blood cells in these two frames and the time interval between the frames.
このように、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球の速度及び移動方向に基づいて設定された画像範囲で、第２の血流状態での血流画像を解析することにより、当該画像範囲のみについて第２の血流状態での解析を行って、赤血球の移動に無関係な画像範囲部分についての解析処理を不要にすることができ、解析コストを抑えることができる。 Thus, by analyzing the blood flow image in the second blood flow state in the image range set based on the velocity and moving direction of the red blood cells in the first blood flow state calculated as a parameter, Only the image range can be analyzed in the second blood flow state, so that the analysis process for the image range portion irrelevant to the movement of red blood cells can be made unnecessary, and the analysis cost can be suppressed.
また、血液特性として赤血球の血球数を計数する場合には、第２の血流状態での血流画像を二値化して当該血流画像中の全ての赤血球の総面積を求め、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球１個当りの面積でこの総面積を割ることにより求められる。 When counting the number of red blood cells as blood characteristics, the blood flow image in the second blood flow state is binarized to obtain the total area of all red blood cells in the blood flow image, and calculated as a parameter The total area is divided by the area per red blood cell in the first blood flow state.
このように、パラメータとして算出された第１の血流状態での赤血球の面積を用いることにより、赤血球の大きさの個人差を加味することができ、第２の血流状態で正確に血球数を計数することができる。 In this way, by using the area of red blood cells in the first blood flow state calculated as a parameter, individual differences in the size of red blood cells can be taken into account, and the number of blood cells can be accurately measured in the second blood flow state. Can be counted.
以上のように、本実施形態における血液検査装置１によれば、第１の血流状態で実際の血液試料についての最適なパラメータを算出し、当該パラメータを用いて第２の血流状態での血液特性を求めるので、予めパラメータを設定していた従来に比べ、低い解析コストで正確に血液特性を求めることができる。 As described above, according to the blood test apparatus 1 of the present embodiment, the optimal parameter for the actual blood sample is calculated in the first blood flow state, and the second blood flow state is calculated using the parameter. Since the blood characteristics are obtained, the blood characteristics can be accurately obtained at a low analysis cost compared to the conventional method in which parameters are set in advance.
また、密度が低い第１の血流状態では、個々の赤血球が接触していない状態になりやすく、これら個々の赤血球を識別しやすいため、前記パラメータとしての赤血球の色相範囲や、赤血球の速度及び移動方向、或いは赤血球の面積を、容易に算出することができる。 Further, in the first blood flow state having a low density, the individual red blood cells are not in contact with each other, and the individual red blood cells are easily identified. The moving direction or the area of red blood cells can be easily calculated.
また、第１の血流状態が、ＴＶカメラ３の撮影範囲内で、複数の赤血球が互いに離れている状態にあれば、確実に個々の赤血球を識別することができ、前記パラメータを一層容易に算出することができる。 Further, if the first blood flow state is within a shooting range of the TV camera 3 and a plurality of red blood cells are separated from each other, individual red blood cells can be reliably identified, and the parameters can be more easily determined. Can be calculated.
なお、上記実施形態においては、血球種を判別する際に赤血球の色相を利用するものとしたが、色相を明度や彩度と組み合わせて利用してもよく、組み合わせて利用することで、より正確に血球種を判別することができる。 In the above embodiment, the hue of red blood cells is used when determining the blood cell type. However, the hue may be used in combination with lightness or saturation, and more accurately by using in combination. The blood cell type can be discriminated.
更に、血液検査装置１を上流と下流との血液の圧力差が異なる２つの並列な流路を設けた構成とし、それぞれの流路を流れる血流状態を第１、第２の血流状態としてもよい。より詳細には、一の供給層１０から供給される同一の血液を分岐させて当該２つの並列な流路に流し、一方の圧力差が小さい方の流路を流れる血液の状態を第１の血流状態とし、他方の圧力差が大きい流路を流れる血液の状態を第２の血流状態として、図４に示したフローにより血液特性を求める。 Furthermore, the blood test apparatus 1 is configured to have two parallel flow paths in which the blood pressure difference between the upstream and downstream is different, and the blood flow state flowing through each flow path is defined as the first and second blood flow states. Also good. More specifically, the same blood supplied from one supply layer 10 is branched and flowed through the two parallel flow paths, and the state of blood flowing through the flow path with the smaller pressure difference is the first state. The blood characteristics are obtained by the flow shown in FIG. 4 with the blood flow state and the state of blood flowing through the other flow path having a large pressure difference as the second blood flow state.
また、その他の点についても、本発明は上記実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、適宜変更可能であるのは勿論である。 In addition, regarding other points, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and can of course be changed as appropriate.
１ 血液検査装置
２ フィルタ
３ ＴＶカメラ（撮影手段）
７ パソコン
２５ 流路部
７０ 演算処理部（パラメータ算出手段、血液特性解析手段）1 Blood test apparatus 2 Filter 3 TV camera (photographing means)
7 PC 25 Flow path section 70 Arithmetic processing section (parameter calculation means, blood characteristic analysis means)
Claims (8)
血液中の血球の密度が異なる２つの血流状態での同一の前記血液を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた画像のうち、血球の密度が低い第１の血流状態での前記血液の画像を解析し、血液特性を求めるためのパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記撮影手段によって得られた画像のうち、血球の密度が高い第２の血流状態での前記血液の画像を、前記パラメータ算出手段によって算出された前記パラメータを用いて解析し、血液特性を求める血液特性解析手段と、
を備えることを特徴とする血液検査装置。In a blood test apparatus that images blood passing through a flow path and analyzes the obtained image to obtain blood characteristics,
Photographing means for photographing the same blood in two blood flow states having different blood cell densities in the blood;
Parameter calculating means for analyzing the image of the blood in the first blood flow state where the density of blood cells is low among the images obtained by the imaging means, and calculating parameters for obtaining blood characteristics;
Among the images obtained by the imaging means, the blood image in the second blood flow state where the density of blood cells is high is analyzed using the parameters calculated by the parameter calculation means to obtain blood characteristics. Blood characteristic analysis means;
A blood test apparatus comprising:
前記血液特性解析手段は、当該色相範囲を用いて前記第２の血流状態での前記血液の画像の色相を識別することにより、前記血液中の赤血球を判別することを特徴とする請求項１に記載の血液検査装置。The parameter calculation means calculates a hue range of red blood cells in the first blood flow state as the parameter,
2. The blood characteristic analyzing means discriminates red blood cells in the blood by identifying a hue of an image of the blood in the second blood flow state using the hue range. The blood test apparatus according to 1.
前記血液特性解析手段は、当該画像範囲における前記第２の血流状態での前記血液の画像を解析することにより、前記血液中の赤血球の速度を求めることを特徴とする請求項１に記載の血液検査装置。The parameter calculation means calculates the velocity and movement direction of red blood cells in the first blood flow state as the parameter, sets an image range based on the velocity and movement direction of the red blood cells,
2. The blood characteristic analyzing unit obtains a velocity of red blood cells in the blood by analyzing an image of the blood in the second blood flow state in the image range. Blood test device.
前記血液特性解析手段は、当該赤血球１個当りの面積で、前記第２の血流状態での前記血液の画像中の赤血球の総面積を除算することにより、前記血液中の赤血球の血球数を計数することを特徴とする請求項１に記載の血液検査装置。The parameter calculation means calculates an area per red blood cell in the first blood flow state as the parameter,
The blood characteristic analyzing means divides the total number of red blood cells in the blood image in the second blood flow state by the area per red blood cell, thereby calculating the number of red blood cells in the blood. The blood test apparatus according to claim 1, wherein the blood test apparatus counts.
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記経過時間が短い状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の血液検査装置。The two blood flow states are states in which the elapsed time from when the blood begins to flow through the flow path is different,
The blood test apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first blood flow state is a state in which the elapsed time is shorter than the second blood flow state.
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記経過時間が短い状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の血液検査装置。The two blood flow states are states in which the elapsed time since the blood cells began to appear in the imaging range of the imaging means is different,
The blood test apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first blood flow state is a state in which the elapsed time is shorter than the second blood flow state.
前記第１の血流状態は、前記第２の血流状態よりも前記圧力差が小さい状態であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の血液検査装置。The two blood flow states are states in which the blood pressure difference between the upstream and downstream of the flow path is different.
The blood test apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first blood flow state is a state in which the pressure difference is smaller than that of the second blood flow state.
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