變形能測量裝置及變形能測量方法
2023-05-01 10:39:46 1
專利名稱：變形能測量裝置及變形能測量方法
技術領域：
本發明涉及變形能測量裝置以及變形能測量方法。
背景技術：
近年來人們對健康越來越有所關心，同時，血液的流動性作為健康的晴雨表受到注目。該血液的流動性中，血液中血球的變形能(易變形度)和凝聚度、粘性等多個參量複合性起到作用。因此，為了更詳細地評價血液的流動性，必須對上述各參量定量化，其中尤其希望確立為代表性參量的血球變形能的定量化方法。因為越容易變形的血球流動越快，所以，上述血球的變形能可以用該血球的速度來定量化。作為測量血球速度的方法，有下述方法被提案連續攝影血管，從得到的多張血流圖像求各個血球的移動距離，從該移動距離和照相機的幀率值算出各個血球的速度(請參照例如專利文獻1)。除此之外，還可以將測量血球之外的其他微細粒子速度的測量方法 (例如請參照專利文獻2或非專利文獻1)應用於血球，求其速度。但是，血液中的紅血球具有依存於血液中的血球容量值而速度變化之特性。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 特開2006-223761號公報專利文獻2 特開2002-148270號公報非專利文獻非專利文獻1 加賀昭和、井上義雄、山口克人，用於氣流分布的圖像測量的圖樣追跡算法，可視化情報學會雜誌，Vol. 14，No. 53，1994，108-11
發明內容
發明欲解決的問題但是，就此將用上述專利文獻1、2及非專利文獻1中記載的方法算出的紅血球速度作為該紅血球變形能的話，因為沒有能夠考慮血球容量值的影響，所以不能求得不依存於血球容量值的可信性高的變形能。本發明鑑於上述問題，提供一種變形能測量裝置以及變形能測量方法，其中，能夠測量不依存於血球容量值的可信性高的紅血球變形能。用來解決問題的手段為了解決上述問題，第1項中記載的發明，是一種變形能測量裝置，其特徵在於， 備有速度算出手段，算出流經比紅血球的血球徑還要寬度狹窄之流路的血液中的紅血球的速度；血球容量測量手段，作為所述血液的血球容量值，求該血液中紅血球所佔的容積比例；
變形能算出手段，根據由所述血球容量測量手段求得的所述血球容量值，修正由所述速度算出手段算出的所述紅血球的速度，由此算出所述紅血球的變形能。第2項中記載的發明，是第1項中記載的變形能測量裝置，其特徵在於，所述變形能算出手段算出滿足以下式(1)或式O)的所述紅血球的變形能D D = V/V0... (1)D = V-V0— (2) ο(其中，V 由所述速度算出手段算出的所述紅血球的速度Vtl:使具有由所述血球容量測量手段求得的所述血球容量值的基準血液流經所述流路時該基準血液中的紅血球的速度)第3項中記載的發明，是第1或2項中記載的變形能測量裝置，其特徵在於，所述速度算出手段以及所述血球容量測量手段通過相互共通的同一測量作業，算出或求所述紅血球的速度以及所述血球容量值。第4項中記載的發明，是第3項中記載的變形能測量裝置，其特徵在於，備有攝影手段，攝影流經所述流路的血液，所述速度算出手段用所述攝影手段攝影的血流圖像追跡該血流圖像中的紅血球， 算出該紅血球的速度，所述血球容量測量手段用算出所述紅血球的速度時所採用的血流圖像，根據濃度的不同，從該血流圖像抽出含紅血球的區域，求所述血球容量值。第5項中記載的發明，是一種變形能測量方法，其特徵在於，備有下述工序速度算出工序，算出流經比紅血球的血球徑還要寬度狹窄之流路的血液中的紅血球的速度；血球容量測量工序，作為所述血液的血球容量值，求該血液中紅血球所佔的容積比例；變形能算出工序，根據在所述血球容量測量工序求得的所述血球容量值，修正在所述速度算出工序算出的所述紅血球的速度，由此算出所述紅血球的變形能。第6項中記載的發明，是第5項中記載的變形能測量方法，其特徵在於，在所述變形能算出工序中，算出滿足以下式(1)或式O)的所述紅血球的變形能D D = V/V0... (1)D = V-V0— (2) ο(其中，V 在所述速度算出工序算出的所述紅血球的速度Vtl:使具有在所述血球容量測量工序求得的所述血球容量值的基準血液流經所述流路時該基準血液中的紅血球的速度)第7項中記載的發明，是第5或6項中記載的變形能測量方法，其特徵在於，所述速度算出工序以及所述血球容量測量工序是通過相互共通的同一測量作業，算出或求所述紅血球的速度以及所述血球容量值。第8項中記載的發明，是第7項中記載的變形能測量方法，其特徵在於，備有攝影工序，攝影流過所述流路的血液，
所述速度算出工序中，用在所述攝影工序攝影的血流圖像追跡該血流圖像中的紅血球，算出該紅血球的速度，所述血球容量測量工序中，用算出所述紅血球的速度時所採用的血流圖像，根據濃度的不同，從該血流圖像抽出含紅血球的區域，求所述血球容量值。發明的效果 根據本發明，在算出紅血球變形能時，根據含該紅血球的血液的血球容量值，修正該紅血球的速度，所以，能夠考慮血球容量值的影響算出紅血球的變形能。因此，能夠測量不依存於血球容量值的可信性高的紅血球的變形能。並且，在經過相互共通的同一作業算出紅血球的速度、求得血球容量值時，能夠防止算出速度的測量作業時抽出的血液和求血球容量值的測量作業時抽出的血液相互之間血球容量值不同。由於紅血球在血液中並非均勻含有，所以，即使是同一血液，從中分別抽出時相互之間血球容量值有時互不相同。本發明防止這種情況的發生，能夠根據確實相應的血球容量值修正紅血球的速度，所以，能夠測量可信性更高的紅血球的變形能。
圖1 第1實施方式中的變形能測量裝置的整體結構方框示意圖。圖2:濾器的截面圖。圖3 (a)是流路部的平面圖，(b)是側視截面圖。圖4 第1實施方式中的變形能測量方法的流程。圖5 健康者的血球容量值和紅血球速度的關係示意曲線。圖6 健康者的血球容量值和紅血球變形能的關係示意曲線。圖7 第2實施方式中的變形能測量裝置的整體結構方框示意圖。圖8 第2實施方式中的變形能測量方法的流程。
具體實施例方式以下參照附圖，說明本發明的實施方式。[第1實施方式]圖1是本發明第1實施方式中的變形能測量裝置1的整體結構方框示意圖。如該圖所示，變形能測量裝置1如下將血液從供給槽10通過濾器2導向排出槽11，從在此過程中取得的信息，算出血液中的血球的速度，並從供給槽10向血球容量測定器4供給血液， 測定血球容量值，從上述得到的血球速度和血球容量值，求紅血球的變形能(易變形度)。具體如下，變形能測量裝置1主要備有濾器2、TV照相機3、血球容量測定器4、電腦(PC) 7、顯示器8以及差壓控制部9。本第1實施方式中的變形能測量裝置1中進一步備有多個經由混合器12與流路連結的溶液瓶13等，將血液與生理鹽水、生理活性物質等液體混合後導入濾器2。與生理鹽水、生理活性物質等液體混合的血液(以下稱為血液)在第1 閥門IOa開放的狀態下，通過差壓控制部9驅動加壓泵15及減壓泵16調整濾器2前後的差壓，以恰好所望量流入濾器2內。同時，該血液在第2閥門IOb開放的狀態下，通過差壓控制部9驅動加壓泵15，被以恰好所望量送往血球容量測定器4。上述差壓控制部9、混合器12、第1閥門IOa以及第2閥門IOb由順序控制部17總括控制。
圖2是濾器2的截面圖。如圖2所示，濾器2包括底板21、矽單晶基板22、22、外側板23以及玻璃平板24。底板21被形成為平板狀，具有連通中央附近上面與外側面的導入孔21a，以及連通靠一端的上面與外側面的排出孔21b。導入孔21a以及排出孔21b從底板21外側面經由血液管(沒有圖 示)，與供給槽10及排出槽11連結。二個矽單晶基板22、22都被形成為略平板狀，相互隔開所定間隙設置在底板21上面。底板21的導入孔21a在該二個矽單晶基板22、22的間隙中開口。矽單晶基板22、22 的上端部上隆起部22a延伸在箭頭X方向(以下稱為X方向)，該隆起部22a的上端部上在 X方向配列著多個六角形狀的提壩部22b，提壩部22b頂面接觸玻璃基板24(請參照圖3)。外側板23圍著矽單晶基板22、22周圍被固定在底板21上面邊端。在外側板23 與矽單晶基板22、22之間設有所定的間隙，底板21的排出孔21b在該間隙中開口。玻璃基板24被形成為平板狀，固定在外側板23的上面。在玻璃基板24的下面與隆起部22a的上面之間形成了微細流路群的流路部25。圖3 (a)是流路部25的俯視圖(平面圖)，圖3(b)是側視截面圖。如圖3(a)、(b) 所示，流路部25由下述構成被隆起部22a上端部的多個提壩部22b夾著形成的多個通道 25a;上遊平臺25b，是通道25a的濾器2中央側(圖中上方)空間；下遊平臺25c，是通道 25a的濾器2外側(圖中下方)空間。其中，通道25a在本第1實施方式中被形成為寬度t比紅血球R的血球徑(約 Sum)狹窄。沒有特殊限定，但上遊平臺25b、通道25a、下遊平臺25c在箭頭Y方向(以下稱為Y方向)的各長度la、lb、Ic都被形成為約30 μ m。在具備上述結構的濾器2中，從供給槽10經導入孔21a被導入的血液，從濾器2 中央向外側流經流路部25後，經排出孔21b向排出槽11排出。更詳細則是，流過流路部25 的血液中的血球、例如紅血球R，是先流過上遊平臺25b，然後邊變形邊流過通道25a，最後流過下遊平臺25c。另外，如圖1所示，在濾器2的上遊及下遊設有壓力傳感E1、E2，該壓力傳感E1、E2 向差壓控制部9輸出測得的濾器上遊壓力Pl和濾器下遊壓力P2。TV照相機3是例如數碼CXD照相機，是具有足夠攝影血液流動之圖像解析度以及快門速度的高速照相機。該TV照相機3對著濾器2的玻璃平板24設置，越過玻璃平板24 攝影流過流路部25的血液。TV照相機3得到的血流圖像輸出到電腦7中，並顯示在顯示器 8。TV照相機3沒有特殊限定，但是是能夠拍攝動畫的照相機。作為血液的血球容量，血球容量測定器4測定血液中紅血球R所佔的容積比例。該血球容量測定器4備有沒有圖示的高速離心機，用所謂的微血球容量法測定血球容量值。 具體如下將從供給槽10經過第2閥門IOb被供給的血液封入玻璃毛細管中，用高速離心機離心，然後，用沒有圖示的專用的讀取器，讀取通過該離心而縮到一定容積時的值，以此測定血球容量值。血球容量測定器4隻要是能夠測定血球容量值的器具即可，可以採用例如特開平11-118794號公報等中記載的周知的方法。電腦7備有演算處理部70。該演算處理部70解析從TV照相機3輸入的血流圖像，算出紅血球R速度，並根據血球容量測定器4測定的血球容量值修正該速度，由此算出紅血球R的變形能。這種演算處理部70可以採用例如能夠以所要精度算出上述紅血球R變形能的 CPU (Central Processing Unit)。 顯示器8顯示從TV照相機3輸入的血流圖像以及由電腦7解析的解析圖像等。差壓控制部9與順序控制部17、加壓泵15及減壓泵16連接，相應順序控制部17 發出的控制指令，控制濾器2前後的差壓。詳細如下差壓控制部9分別控制濾器2上遊的加壓泵15和濾器2下遊的減壓泵16，使濾器上遊壓力Pl及濾器下遊壓力P2為所定的壓力。該差壓控制部9、順序控制部17也可以與電腦7構成一體。接下去以參照圖4為主，說明用變形能測量裝置1測量紅血球R變形能的變形能測量方法。圖4是變形能測量裝置1的變形能測量方法流程。如該圖所示，首先向濾器2流入測量對象血液(步驟Si)。具體如下向供給槽10 注入測量對象血液，並根據需要向溶液瓶13加入生理鹽水等。然後由順序控制部17開放第1閥門10a，並由差壓控制部9對濾器2施加所定差壓，血液流入濾器2。接下去由TV照相機3拍攝流經流路部25的血液(步驟S2)。此時，TV照相機3 用動畫拍攝血流，至少用2幀捉捕流經通道25的同一紅血球R。接下去算出流經通道25a的血液中的紅血球R的速度(步驟S3)。該步驟是通過電腦7演算處理部70解析在步驟S2得到的血流圖像進行的。具體如下演算處理部70採用多幀血流圖像，追跡該血流圖像中的紅血球R，由此求得流經通道25a的同一紅血球R的移動距離，然後除以快門速度，由此算出該紅血球R的速度。步驟S2及S3的血流攝影及速度算出並不局限於上述方法，也可以採用上述專利文獻1、2及非專利文獻1中記載的方法，也可以採用下述方法在步驟S2不進行血流攝影， 而是測量向通道25a流入所定量血液時的流過時間，用通道25a截面積和流過時間除流入的血液量，由此求得速度。接下去對血球容量測定器4置放測量對象的血液(步驟S4)。該步驟中由順序控制部17關閉第1閥門IOa開放第2閥門10b，進一步驅動加壓泵15，與在步驟Sl向濾器2 流入的相同，向血球容量測定器4輸送、置放血液。接下去測定被置放到血球容量測定器4中的血液的血球容量值(步驟S5)。測到的血球容量值被輸出到電腦7。步驟S4及S5的血球容量值的測定工序可以在步驟S2及 S3的速度算出工序之前進行，也可以並行進行。接下去算出紅血球R的變形能(步驟S6)。在該步驟中演算處理部70根據在步驟 S5測得的血球容量值，修正在步驟S3算出的紅血球R速度，由此算出紅血球R的變形能。具體如下演算處理部70作為滿足下式(1)或式(2)的值算出紅血球R的變形能 D D = V/V0... (1)D = V-V0... (2)其中，V是在步驟S3算出的紅血球R的速度，Vtl是使具有在步驟S5測得的血球容量值H的基準血液流入通道25a時該基準血液中的紅血球R的速度。這裡所謂的基準血液是健康者的血液，該基準血液中的血球容量值H與紅血球R速度Vtl的關係例如如圖5所示。 因此，事先使演算處理部70記憶相當於該圖5中的血球容量值H與紅血球R速度Vtl之關係的變換式或變換表，便能夠從在步驟S5測得的血球容量值H，求得基準血液中的紅血球R 的速度\。
根據這樣算出的變形能D，作為採用式(1)時是該變形能D越接近1越接近於基準血液，採用式(2)時是越接近0越接近於基準血液，能夠判別測量對象的血液。基準血液(健康者的血液)中的紅血球R的速度Vtl —般如圖5所示，相同血球容量值H具有一定的速度範圍M00考慮該速度範圍AVtl時，可以以其平均值作為速度％。 另外如圖6所示，用相當於速度範圍AVtl的變形能範圍AD，在該變形能範圍AD內的話則是基準血液的範圍內，是良好的，以此判別測量對象的血液。圖6中，縱軸所示的變形能D 是用上述式( 1)算出時的單位及刻度。根據上述第1實施方式中的變形能測量裝置1，在算出紅血球R的變形能D時，根據含有該紅血球R的血液的血球容量值H，修正該紅血球R的速度V，所以，能夠邊考慮血球容量值H的影響，邊算出紅血球R的變形能D。因此，能夠測量不依存於血球容量值H的可信性高的紅血球R變形能D。[第2實施方式]接下去對本發明第2實施方式中的變形能測量裝置IA作說明。對與上述第1實施方式相同的結構要素標相同符號，省略其說明。圖7是變形能測量裝置IA的整體結構方框示意圖。如該圖所示，與上述第1實施方式中的變形能測量裝置相比，變形能測量裝置IA 沒有血球容量測定器4及第2閥門10b，另外備有電腦7A，其代替電腦7。電腦7A備有演算處理部70A，其代替上述第1實施方式中的演算處理部70。演算處理部70A解析從TV照相機3輸入的血流圖像，算出紅血球R的速度V以及該血液的血球容量值H，並從紅血球R的速度V以及血球容量值H算出紅血球R的變形能D。接下去參照圖8，說明用變形能測量裝置IA測量紅血球R變形能D的變形能測量方法。圖8是變形能測量裝置IA的變形能測量方法流程。如該圖所示，首先向濾器2流入測量對象血液(步驟Tl)。攝影流經流路部25的血液(步驟T2)，之後算出流經通道25a的血液中的紅血球R速度V (步驟T3)。步驟Tl T3與上述第1實施方式中的步驟Sl S3同樣進行。在步驟T3中，演算處理部70A作與上述第1實施方式中演算處理部70相同的處理，由此算出紅血球R的速度V。接下去算出測量對象血液的血球容量值H(步驟T4)。該步驟中，演算處理部70A 用算出紅血球R速度V時所用的血流圖像，根據紅血球R部分與非該部分的濃度差異，從該血流圖像抽出含紅血球R的區域，求出為血液中血球所佔容積比例的血球容量值H。具體如下演算處理部70A以圖像色濃度在所定閾值以上的區域為含紅血球R的區域，算出該區域佔血流圖像整體的比例。優選這種區域在通道25a上遊的上遊平臺25b區域內。如上所述，步驟T3及T4中都採用在步驟T2拍攝的血流圖像算出紅血球R速度V 以及血球容量值H，也就是說，是通過步驟T2的血流攝影之相互共通的同一作業，算出紅血球R速度V以及血球容量值H。然後算出紅血球R變形能D (步驟T5)。該步驟T5中，演算處理部70A採用在步驟 T3及T4算出的紅血球R速度V以及血球容量值H，與上述第1實施方式步驟S6的演算處理部70作相同處理，由此算出紅血球R變形能D。根據上述第2實施方式中的變形能測量裝置1A，毫無疑問能夠得到與上述第1實施方式同樣的效果，因為是通過相互共通的同一測量作業算出紅血球R速度V以及血球容量值H，所以，能夠防止在算出速度V的測量作業中使用的抽出血液與求血球容量值H的測量作業中使用的抽出血液的血球容量值H相互不同。由於紅血球R在血液中並非均勻含有， 所以，即使是同一血液，從中分別抽出時，相互之間血球容量值H有時互不相同。根據變形能測量裝置1A，能夠防止這種情況發生，根據確實相應的血球容量值H修正紅血球R速度， 所以，能夠測量可信性更高的紅血球R變形能D。當 然，本發明並不局限於上述第1、第2實施方式，可以有適當的變更和改良。例如，上述第1、第2實施方式中是根據血球容量值H來修正紅血球R速度V的，但也可以用被檢驗者的年齡和血紅蛋白量等來進行修正，也可以組合上述來進行修正。此時， 可以預先使演算處理部70、70A記憶將健康者的年齡或血紅蛋白量變換到紅血球R速度的變換式或變換表，與血球容量值H的情況相同，由此修正紅血球R的速度V。符號說明1、IA變形能測量裝置3 TV照相機(攝影手段)4血球容量測定器(血球容量測量手段)25a通道(流路)70演算處理部(速度算出手段、變形能算出手段)70A演算處理部(速度算出手段、血球容量測量手段、變形能算出手段)D紅血球的變形能H血球容量值R紅血球V紅血球的速度V0基準血液中的紅血球的速度
權利要求
1.一種變形能測量裝置，其特徵在於，備有速度算出手段，算出流經比紅血球的血球徑還要寬度狹窄之流路的血液中的紅血球的速度；血球容量測量手段，作為所述血液的血球容量值，求該血液中紅血球所佔的容積比例；變形能算出手段，根據由所述血球容量測量手段求得的所述血球容量值，修正由所述速度算出手段算出的所述紅血球的速度，由此算出所述紅血球的變形能。
2.如權利要求1中記載的變形能測量裝置，其特徵在於，所述變形能算出手段算出滿足以下式⑴或式⑵的所述紅血球的變形能D D = V/V0... (1)D = V-V0... (2)，其中，V由所述速度算出手段算出的所述紅血球的速度Vtl:使具有由所述血球容量測量手段求得的所述血球容量值的基準血液流經所述流路時該基準血液中的紅血球的速度。
3.如權利要求1或2中記載的變形能測量裝置，其特徵在於，所述速度算出手段以及所述血球容量測量手段通過相互共通的同一測量作業，算出或求所述紅血球的速度以及所述血球容量值。
4.如權利要求3中記載的變形能測量裝置，其特徵在於， 備有攝影手段，攝影流經所述流路的血液，所述速度算出手段用所述攝影手段攝影的血流圖像追跡該血流圖像中的紅血球，算出該紅血球的速度，所述血球容量測量手段用算出所述紅血球的速度時所採用的血流圖像，根據濃度的不同，從該血流圖像抽出含紅血球的區域，求所述血球容量值。
5.一種變形能測量方法，其特徵在於，備有下述工序速度算出工序，算出流經比紅血球的血球徑還要寬度狹窄之流路的血液中的紅血球的速度；血球容量測量工序，作為所述血液的血球容量值，求該血液中紅血球所佔的容積比例；變形能算出工序，根據在所述血球容量測量工序求得的所述血球容量值，修正在所述速度算出工序算出的所述紅血球的速度，由此算出所述紅血球的變形能。
6.如權利要求5中記載的變形能測量方法，其特徵在於，在所述變形能算出工序中，算出滿足以下式⑴或式⑵的所述紅血球的變形能D D = V/V0... (1)D = V-V0... (2)，其中，V在所述速度算出工序算出的所述紅血球的速度VQ:使具有在所述血球容量測量工序求得的所述血球容量值的基準血液流經所述流路時該基準血液中的紅血球的速度。
7.如權利要求5或6中記載的變形能測量方法，其特徵在於，所述速度算出工序以及所述血球容量測量工序是通過相互共通的同一測量作業，算出或求所述紅血球的速度以及所述血球容量值。
8.如權利要求7中記載的變形能測量方法，其特徵在於， 備有攝影工序，攝影流過所述流路的血液，所述速度算出工序中，用在所述攝影工序攝影的血流圖像追跡該血流圖像中的紅血球，算出該紅血球的速度，所述血球容量測量工序中，用算出所述紅血球的速度時所採用的血流圖像，根據濃度的不同，從該血流圖像抽出含紅血球的區域，求所述血球容量值。
全文摘要
測量不依存於血球容量值的可信性高的紅血球的變形能。為此，演算處理部(70)算出流經寬度(t)比紅血球(R)的血球徑還要狹窄的通道(25a)的血液中的紅血球(R)的速度(V)，作為血液的血球容量值(H)求該血液中紅血球(R)所佔的容積比例，並根據血球容量值(H)修正紅血球(R)的速度(V)，由此算出紅血球(R)的變形能(D)。
文檔編號G01N33/49GK102449480SQ20108002284
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月14日 優先權日2009年5月29日
發明者一谷修司 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社