(57)【要約】【課題】  全血試料から血漿を分離せずに血漿中の総タンパク質を測定する。【解決手段】  全血又は他の多相液体及びコロイド懸濁液中の総タンパク質を定量化する光学システム及び方法は、細胞分離又は遠心分離等の予備ステップなしで屈折率測定を使用する。屈折計はフローセルと統合されて、特定のフロー状況下で存在する試料の実質的無細胞境界層に基づいて、流れている試料の屈折率を測定できるようにする。フローセルの寸法は、全血のフロー中に無細胞層を生成するように選択され、無細胞層は、屈折計光源からの光の散乱を低減するのに十分に厚い。数値法を使用して、散乱アーチファクトを補償する。数値補償法は、屈折率測定により生成される、流れている試料の角スペクトル像の微分曲線におけるピークの傾き及び幅に基づく。【選択図】図５
2020173279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全血中の総タンパク質を測定する方法であって、
全血試料の実質的無細胞層に対して屈折率測定を実行することと、
屈折率に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を特定することと、
を含み、前記屈折率測定を実行することは、屈折計を前記全血試料に向けること及び前記全血試料の屈折率を特定することを含み、
前記屈折率を特定することは、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、前記試料の角スペクトル像を生成することと、
前記表面上の境界位置を特定することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記試料中の濁度を補償する補正ファクタを計算することと、
前記補正ファクタに基づいて前記境界位置を特定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、微分ピークを生成することと、
前記微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の前記境界位置を識別することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、前記微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置を識別すること
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記微分ピークの特性に基づいて補正ファクタを計算することと、
前記補正ファクタを前記識別された境界位置に適用して、補正済み境界位置を生成することと、
前記補正済み境界位置に基づいて前記屈折率を特定することと、
を更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記微分ピークの前記特性は、前記微分ピークの幅を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記微分ピークの前記特性は、前記微分ピークのスキュー及び前記微分ピークの尖度からなる群にある、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記屈折計を血漿試料に向けることと、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの前記血漿試料からの屈折光の強度を検知して、前記血漿試料の角スペクトル像を生成することと、
前記血漿試料の前記角スペクトルにおける前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、前記血漿の参照微分ピークを生成することと、
前記参照微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の参照境界位置を識別することと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記補正ファクタを計算することであって、
前記微分ピークの最大半分高さにおける前記微分ピークのピクセル単位の第１の全幅を特定することと、
前記参照微分ピークの最大半分高さにおける参照微分ピークのピクセル単位の第２の全幅を特定することと、
前記第１の全幅から前記第２の全幅を減算して、幅差を生成することと、
により、前記補正ファクタを計算すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記幅差を較正係数で乗算することであって、前記較正係数は前記屈折計の１つ又は複数の特性に基づく、乗算すること
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記屈折計の前記特性は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプからなる群にある、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
チャネル内の流れている全血試料に対して前記屈折率測定を実行することを含み、前記屈折率測定は、前記屈折計を前記チャネルの境界壁に隣接した前記全血試料の前記実質的無細胞層に向けることと、前記実質的無細胞層の前記屈折率を特定することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記チャネルは、約２５０ｕｍ深さ及び約５ｍｍ幅であり、前記全血試料は、約３０ｕＬ／ｓのレートで前記チャネルを流れる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の物質の実質的無細胞層の屈折率測定を補正する方法であって、前記第１の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有し、前記方法は、
屈折率測定によって第２の物質の実質的無細胞層の第２の角スペクトル像を生成することであって、前記第２の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有しない、生成することと、
屈折率測定によって前記第１の物質の第１の角スペクトル像を生成することと、
前記第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算することと、
前記第２の角スペクトル像の第２の微分ピークを計算することと、
前記第１の微分ピークの第１の幅と前記第２の微分ピークの第２の幅との差を計算することと、
前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、
前記第１の角スペクトル像における前記第１の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算／前記第１の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、
前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記屈折率を特定することは、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、前記第１の角スペクトル像を生成することと、
前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、前記第１の微分ピークを生成することと、
前記第１の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を識別することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、前記第１の微分ピークの前記位置を識別すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記補正ファクタを計算することであって、
前記第１の微分ピークの最大半分高さにおける前記第１の微分ピークのピクセル単位の第１の全幅を特定することと、
前記第２の微分ピークの最大半分高さにおける前記第２の微分ピークのピクセル単位の第２の全幅を特定することと、
前記第１の全幅から前記第２の全幅を減算して、幅差を生成することと、
により、前記補正ファクタを計算すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記幅差を較正係数で乗算することであって、前記較正係数は前記屈折計の１つ又は複数の特性に基づく、乗算すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記屈折計の前記特性は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプからなる群にある、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の物質は血液であり、前記第２の物質は血漿である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記屈折画像測定に基づいて全血中の総タンパク質を測定すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の物質は、チャネルを流れる全血を含み、前記方法は、
屈折率測定を前記第１の物質に対して実行することであって、前記屈折率測定は、屈折計を前記チャネルの境界壁に隣接する全血試料の実質的無細胞層に向けること及び前記実質的無細胞層の屈折率を特定することを含む、実行することと、
前記屈折率に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を特定することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
第１の物質の実質的無細胞層の補正済み屈折率を測定する装置であって、前記第１の物質は、前記屈折率測定中、光を散乱させる組成を有し、前記装置は、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、第１の角スペクトル像を生成するように構成される１つ又は複数の光センサと、
前記光センサに結合され、前記第１の角スペクトル像を記憶するメモリと、
前記メモリに結合されるプロセッサ回路と、
を含み、
前記プロセッサ回路は、
前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、第１の微分ピークを生成することと、
前記第１の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を計算することと、
前記第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算することと、
前記第１の微分ピークの第１の幅と参照微分ピークの第２の幅との差を計算することと、
前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、
前記第１の角スペクトル像における前記第１の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算／前記第１の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、
前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、
を行うように構成される、装置。
【請求項２４】
前記プロセッサ回路は、前記屈折率測定に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を計算するように構成される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
チャネルであって、流れている全血試料を受け取るように構成され、前記流れている全血試料の前記実質的無細胞層を前記チャネルの境界壁に隣接して形成できるような寸法であるチャネルと、
前記実質的無細胞層に向けられる光源であって、前記光センサは、前記光源からの光を、前記実質的無細胞層から反射され屈折した後に受け取る、光源と、
を更に含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記チャネルは、約２５０ｕｍ深さ及び約５ｍｍ幅である、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
[0001]  本開示の態様は、臨床分析機の分野に関し、より詳細には、全血試料から血漿を分離せずに血漿中の総タンパク質を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
[0002]  様々な臨床設定において、全血試料から血漿の特定の化学特性を測定することが重要である。例えば、血漿中の分析物、細胞外ヘモグロビン、ビリルビン、及び脂質粒子を測定することが一般的に重要である。これらの設定は、例えば、医師のオフィスを日常的に訪れる患者から救急処置室、又は入院患者のモニタリングまで及ぶ。多くの技法及び装置が一般に、臨床設定において体液の化学特性を測定するのに使用される。体液試料中の分析物の測定は、例えば、分光法及び屈折率測定等の多くの方法によって達成し得る。
【０００３】
[0003]  血液を分析する幾つかの技法は、複雑であり、測定に向けて流体試料を準備する遠心分離等の多くのステップを含み得る。例えば、血液試料の血漿部分中の分析物含有量を測定する技法は、全血を遠心分離して、血漿部分から血液細胞を分離する等の予備ステップを含み得る。これらの予備ステップは、体液中の分析物含有量を測定する従来の既知の技法に時間、複雑性、及びコストを追加する。
【０００４】
[0004]  流体試料の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は一般に、試薬の添加後に光吸収を測定することを含む。これとは対照的に、総タンパク質含有量は、流体の屈折率を定量化することにより、試薬なしでも測定することができる。物質のタンパク質含有量は、屈折率とタンパク質含有量との間には周知の直接的な関係があるため、屈折率に基づいて特定することができる。
【０００５】
[0005]  屈折率測定は一般に、血漿試料の屈折率を測定することにより、血漿の総タンパク質含有量を特定するのに実行される。屈折率測定を使用して、血液中の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は、血液から細胞を分離する遠心分離等の予備ステップを含む。次に、屈折率測定を無細胞血漿の試料に対して実行する。従来、血液細胞の存在が、屈折率測定を妨げ得る大きな光散乱を導入する恐れがあるため、屈折率測定を使用して血液中の総タンパク質を測定するには、純粋な血漿が必要であると仮定されてきた。補償又は細胞除去した血漿への光学評価なしでは、全血中の細胞による光の散乱は、屈折率測定の精度を大きく下げる。
【発明の概要】
【０００６】
概要
[0006]  本開示の態様は、細胞分離のための遠心分離等の予備ステップなしで、全血中の総タンパク質を定量化する光学方法を含む。屈折計はフローセルと統合されて、特定のフロー状況下で存在する全血試料の実質的無細胞境界層に基づいて血漿の屈折率を測定することができるようにする。
【０００７】
[0007]  血液が流路を流れるとき、薄い無細胞層が流路流体の境界に隣接して形成される。この無細胞層は、細胞散乱を大きく低減し、細胞分離の予備ステップなしで、かつ試薬又は紫外線分光法の使用なしで血漿総タンパク質を測定できるようにする。
【０００８】
[0008]  本開示の一態様によれば、フローセルの寸法は、無細胞層が散乱を低減するのに十分な厚さである無細胞層を全血のフロー中に生成するように選択される。血液細胞による散乱の影響は、フローセルのエッジ層に対して屈折率測定を実行することによって完全にはなくらない。しかしながら、本開示の別の態様によれば、任意のヘマトクリットレベルを有する血液の屈折率は、数値散乱モデルを使用して解決することができる。散乱アーチファクトを補償する数値法が開示される。数値補償法は、屈折率測定によって生成される角スペクトル像の分析に基づく。
【０００９】
図面の簡単な説明
[0009]  上記は、様々な図全体を通して同様の参照文字が同じ部分を指す添付図面に示されるように、以下の本開示の実施形態例のより具体的な説明から明らかになる。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、本開示の例示的な実施形態を強調している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】[0010]本開示の一態様による、全血から赤血球細胞を分離することなく、全血中の総タンパク質を測定する装置を概略的に示す図である。
【図１Ｂ】[0010]本開示の一態様による、全血から赤血球細胞を分離することなく、全血中の総タンパク質を測定する装置を概略的に示す図である。
【図２】[0011]本開示の別の態様による、角スペクトル像並びに対応する強度及び微分曲線の図である。
【図３Ａ】[0012]本開示の別の態様による、異なる散乱レベルを有する分光試料の角スペクトル像の図である。
【図３Ｂ】[0012]本開示の別の態様による、異なる散乱レベルを有する分光試料の角スペクトル像の対応する微分曲線の図である。
【図４】[0013]本開示の一態様による全血中の総タンパク質を測定する方法を記述するプロセスフロー図である。
【図５】[0014]本開示の一態様による屈折率測定を補正する方法を記述するプロセスフロー図である。
【図６】[0015]本開示の一態様による補正済み屈折率を測定する装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明
[0016]  本開示の態様は、流れている全血試料を含むチャネルのチャネル壁に隣接した血漿の実質的無細胞層に対して屈折率測定を実行する方法及び装置を含む。これにより、全血試料から血漿を分離する追加ステップを実行せずに、試料中の総タンパク質含有量を測定することができる。
【００１２】
[0017]  全血試料が、例えば、体内の血管又はチップ上の毛細管等の小さな断面直径を有するチャネルを流れるとき、試料は、実質的無細胞の血漿膜がチャネルのエッジに存在するフローストリームとして挙動する。実質的無細胞の血漿膜は、チャネルのエッジにおける１μｍ未満から数μｍの範囲の厚さを有する非常に薄い膜である。実質的無細胞血漿膜は、血管中に存在して、例えば体内の小さな血管の詰まりを阻止し、流体抵抗を低減するのに役立つと考えられる。小さな血管は、例えば、約８μｍの範囲の断面直径を有し得る。
【００１３】
[0018]  開示される装置及び方法は、全血試料から血漿を予備的に分離するいかなる必要もなく、流れている全血試料中の実質的無細胞血漿膜を分析することによって血液試料の総タンパク質含有量を測定するのに実施し得る。
【００１４】
[0019]  本開示の一態様により全血から赤血球細胞を分離せずに全血中の分析物を検出する装置は、血液試料を受け取るチャネルと、チャネルに隣接するプリズムとを含む。非コヒーレント光源が、界面の法線に対する臨界角に広がる入射角範囲でプリズムを通して向けられる。全血がチャネルを流れるとき、実質的無細胞血漿層が、チャネルの薄い境界領域を占める。光検出器は、プリズムを通してチャネルの境界における光学界面に向けられ、光学界面によって屈折した光源からの光を受け取ることを目的とする。
【００１５】
[0020]  本明細書に開示される屈折率測定技法は、全内反射された光と、試料内に伝播する光との角度境界の位置を特定することを含む。境界の位置は、測定される屈折率に比例する。血液細胞又は測定中の試料中の他の物質により屈折した光の散乱は、境界のぼやけを生じさせ得、ひいては屈折率の測定を不正確にする恐れがある。
【００１６】
[0021]  屈折率測定中の屈折光の散乱はまた、境界の位置をシフトさせ、測定中の物質の真の屈折率よりも小さな屈折率を示す。
【００１７】
[0022]  本開示の態様は、屈折率測定中、全血試料を流して、測定中の試料中に実質的無細胞層を生成することにより、散乱のぼやけの影響を低減する方法を含む。
【００１８】
[0023]  本開示の別の態様は、屈折によって照明されるエリアと、屈折によって照明されないエリアとの間の境界におけるぼやけエリアの幅に基づいて、シフトへの散乱の影響を補償する方法を含む。
【００１９】
[0024]  特定の屈折計は、像内の光強度分布は、測定中であり、屈折角を生じさせている物質の屈折率に基づくため、全内反射境界を撮像することによって出力を提供する。像は角スペクトルと呼ばれることがある。
【００２０】
[0025]  図１Ａは、ＬＥＤ１０２等の光源からプリズム１０４と試料１０６との界面に非コヒーレント光を向けるアッベ屈折計１００の光学概略を示す。光は、試料１０６の臨界角１０５に広がる角度範囲から向けられる。臨界角１０５は、試料の屈折率によって決まり、全内反射した光源からの光を全内反射しない光から分離する。全内反射した光は、光検出器１０７の線形エリアを照明する。
【００２１】
[0026]  図１Ｂは、フローセル１０８と統合された屈折計１００を示す。フローセル１０８は、全血１１２がフローセル１０８を通って流れるとき、プリズム１０４とフローセル１０８との界面に無細胞層１１０を生成する。本開示の一態様によれば、緑（５００ｎｍ）よりも短い波長の光を発する光源１０２を使用して、無細胞層１１０の厚さ未満のエバネッセント減衰長を可能にし得る。
【００２２】
[0027]  図２は、アッベ屈折計によって生成される角スペクトル２００の一例を示す。角スペクトル２００は、光源（図１の１０２）からの光が反射される光検出器（図１の１０７）の線形エリアの像である。角スペクトル２００の右側（ＴＩＲエリア２０２）は、試料から全内反射された光を受け取る。角スペクトルの左側（非ＴＩＲエリア２０４）は、試料から全内反射された光を受け取らないエリアを表す。境界２０６が、角スペクトル２００上のＴＩＲエリア２０２を角スペクトル２００上の非ＴＩＲエリア２０４から分離する。角スペクトル２００に沿ったこの境界２０６の位置は、試料の屈折率によって特定され、試料の屈折率を示す。
【００２３】
[0028]  境界２０６は、角スペクトル２００の像に沿ったピクセルの光強度２０８を測定し、像のピクセル単位の強度変化位置を数値的に特定することにより、自動的に決定することができる。例えば、ピクセル位置による、例えば左から右への像内の光強度の空間変化率を示す強度微分２１０を計算することができる。強度微分とピクセル位置数とのプロットは、像内の照明エリアと非照明エリアとの境界位置に対応するピクセル位置数においてピーク２１２を提供する。強度微分ピーク２１２のピクセル位置数は、測定中の試料の屈折率の直接的なインジケータである。
【００２４】
[0029]  血液細胞又は屈折率測定を受ける試料中の他の物質による光の散乱は、角スペクトル境界２０６の拡散及びぼやけを生じさせる。境界２０６は、散乱下では拡散してぼやけるが、フロー下では鮮鋭さを取り戻すことができる。境界２０６の拡散量は、試料中の血液細胞又は他の物質の量に実質的に線形に関連する。角スペクトル境界の拡散量はまた、ピーク２１２前後の強度微分曲線の幅２１４にも直接対応する。本開示の一態様によれば、ピーク２１２前後の強度微分曲線の幅２１４は、インジケータ又は試料中の血液細胞又は他の物質の量として使用することができる。
【００２５】
[0030]  角スペクトル境界２０６の位置はまた、試料中の血液細胞又は他の物質の散乱影響に起因してシフトし得る。本開示の一態様によれば、測定中の物質の真の屈折率よりも小さな屈折率に向かう屈折率を示す境界位置の散乱誘導シフトを特定し、ピーク前後の強度微分曲線の幅に基づいて補償することができる。境界２０６の散乱誘導シフトは、試料中の血液細胞又は他の物質の量にも直接関連するため、ピーク２１２前後の強度微分曲線の幅２１４は、試料の屈折率のより正確な測定を提供するために本開示の一態様により適用すべきシフト補正量を示す。
【００２６】
[0031]  本開示の一態様によれば、散乱補正済みピクセル位置Ｐｃｏｒｒは、以下の式を使用して計算することができ、
Ｐｃｏｒｒ＝Ｐｍ−χ（ω−ωｏ）      式１
式中、
ω＝ｄＩ（ｐ）／ｄｐのピークの半値全幅であり、ここで、ｄＩ（ｐ）／ｄｐ＝ピクセル強度の微分であり、Ｉ（ｐ）＝線形像センサにより捕捉されたピクセル強度であり、
Ｐｍ＝ｄＩ（ｐ）／ｄｐのピークのピクセル位置であり、
ωｏ＝純粋な血漿のピークの半値全幅（参照幅）であり、
Ｘは較正係数である。較正係数Ｘは、例えば、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズの選択等の屈折計の特性に依存する。補正済みピクセル位置（Ｐｃｏｒｒ）は血漿屈折率に比例し、血漿屈折率は血漿総タンパク質濃度に比例する。ω、微分ピークの幅、又は二次モーメントに加えて、スキュー又は尖度等のより高次のモーメントを含め、他の統計パラメータを補正に使用することができる。
【００２７】
[0032]  図３Ａ及び図３Ｂは、異なる量の血液細胞を有する血液試料を使用して本開示の一態様により実行された屈折率測定の実験結果を示す。各試料中の血液細胞量は、１デシリットル当たりのグラム数を単位とした総ヘモグロビン（ｔＨｂ）で表される。図３Ａは、５つの異なる流体試料の角スペクトルのカメラからの１組の像を示す。第１の角スペクトル像３０２は、Ｃａｌ  Ｂの対照試料からの屈折光の写真である。Ｃａｌ  Ｂは、タンパク質及びヘモグロビンを含まない生理食塩水と同様の流体である。図３Ａにおける残りの４つの像３０４、３０６、３０８、３１０は、同じ総タンパク質７ｇ／ｄＬを有するが、それぞれ異なる量の血液細胞を有する同じドナーからの４つの試料の角スペクトルの像である。第２の角スペクトル像３０４は、総タンパク質７ｇ／ｄＬを有し、血液細胞がない（０ｔＨｂ）試料からの屈折光の写真である。第３の角スペクトル像３０６は、総タンパク質７ｇ／ｄＬ及びｔＨｂ５ｇ／ｄＬを有する試料からの屈折光の写真である。第４の角スペクトル像３０８は、総タンパク質７ｇ／ｄＬ及びｔＨｂ１０ｇ／ｄＬを有する試料からの屈折光の写真である。第５の角スペクトル像３０６は、総タンパク質７ｇ／ｄＬ及びｔＨｂ１６ｇ／ｄＬを有する試料からの屈折光の写真である。
【００２８】
[0033]  角スペクトル像３０４、３０６、３０８、３１０を有する４つの血液試料は異なる血液細胞数量、すなわち、異なるｔＨｂを有するが、像３０４、３０６、３０８、３１０は、角スペクトル像が表す試料は同じ総タンパク質含有量を有するため、概ね同じ位置に暗エリアと明エリアとの境界を有する。この例では、試料が、３０ｕＬ／ｓの範囲で２５０ｕｍ深さ、５ｍｍ幅の寸法を有するフローセルに向けられている間、像を取得した。
【００２９】
[0034]  図３Ｂは、対応する角スペクトル像３０２、３０４、３０６、３０８、３１０のそれぞれのピクセル強度の微分曲線３０２’、３０４’、３０６’、３０８’、３１０’のプロットである。微分曲線３０２’、３０４’、３０６’、３０８’、３１０’は、水平方向のピクセル位置に対するピクセル強度の空間微分方向を表す。微分曲線３０２’、３０４’、３０６’、３０８’、３１０’はそれぞれ、傾きが最大であるピークを有する。したがって、微分曲線の最大傾きは、各像での角スペクトル境界位置のインジケータを提供する。
【００３０】
[0035]  本開示の一態様によれば、高ｔＨｂの場合に存在する小さな左シフトを補償するために、微分ピークの幅を使用して、散乱量を特定する。例えば、１６ｔＨｂを有する試料の角スペクトル像３１０は、散乱に起因して拡散しぼやけた境界を含む。境界位置は、対応する微分曲線３１０’を参照することによってより正確に特定することができる。１６ｔＨｂ試料中の細胞も、対応する微分曲線３１０’を左に、すなわち、同じ総タンパク質含有量を有する血漿試料の微分ピーク３０４’と比較して少ないピクセル数に向けてシフトさせる。シフト量は、試料中の細胞によるぼやけ量に直接関連する。像３１０における境界のぼやけは、対応する微分曲線３１０’のピーク前後の広がりとしても表される。したがって、ピーク前後の微分曲線３１０’の幅の特定を使用し、式１を使用してシフト補償ファクタ及び散乱補償済みピクセル位置を計算することができる。散乱補償済みピクセル位置は、試料のより正確な屈折率を表し、試料の総タンパク質含有量のより正確な測定を提供する。
【００３１】
[0036]  図４は、本開示の一態様による全血中の総タンパク質を測定する方法４００を示すプロセスフロー図である。ブロック４０２において、方法は、チャネル内を流れている全血試料に対して屈折率測定を実行することを含む。例示的な実施形態では、チャネルは約２５０ｕｍ深さ及び約５ｍｍ幅であり、全血試料は、約３０ｕＬ／ｓの流量でチャネルを流れることができ、又はその流量で全血試料を流す。
【００３２】
[0037]  屈折率測定は、チャネルの境界壁に隣接した全血試料の実質的無細胞層に屈折計を向けることと、実質的無細胞層の屈折率を特定することとを含む。ブロック４０４において、方法は、屈折率に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を特定することを含む。ブロック４０６において、方法は、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、試料の角スペクトル像を生成することを含む。ブロック４０８において、方法は、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、微分ピークを生成することを含む。ブロック４１０において、方法は、微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を識別することを含む。
【００３３】
[0038]  本開示の一態様によれば、方法４００は、微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、微分ピークの中心に対応するピクセル位置を識別することを含むこともできる。
【００３４】
[0039]  別の態様によれば、方法は、微分ピークの幅に基づいて補正ファクタを計算することと、識別された境界位置に補正ファクタを適用して、補正済み境界位置を生成することと、補正済み境界位置に基づいて屈折率を特定することとを含むこともできる。
【００３５】
[0040]  本開示の別の態様によれば、方法４００は、血漿試料に屈折計を向けることと、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの血漿試料からの屈折光の強度を検知して、血漿試料の角スペクトル像を生成することを含み得る。血漿試料の角スペクトルにおける複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、血漿の参照微分ピークを生成する。表面上の参照境界位置は、参照微分ピークの中心に対応するピクセル位置として識別される。
【００３６】
[0041]  本開示の一態様によれば、補正ファクタは、微分ピークの最大半分高さにおける微分ピークのピクセル単位での第１の全幅を特定し、参照微分ピークの最大半分高さにおける参照微分ピークのピクセル単位での第２の全幅を特定し、第１の全幅から第２の全幅を減算して、幅差を生成することによって計算される。次に、幅差を較正係数で乗算し、較正係数は、例えば、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプ等の屈折計の１つ又は複数の特性に基づく。
【００３７】
[0042]  図５は、第１の物質は、屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含む、本開示の一態様による、第１の物質の屈折率測定を補正する方法５００を示すプロセスフロー図である。ブロック５０２において、方法は、屈折率測定により第２の物質の第２の角スペクトル像を生成することを含み、第２の物質は、屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含まない。例示的な実施形態では、第１の物質は血液細胞を含む血液であり得、第２の物質は、例えば、血漿であり得る。
【００３８】
[0043]  ブロック５０４において、方法は、屈折率測定により第１の物質の第１の角スペクトル像を生成することを含む。ブロック５０６において、方法は、第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算することを含む。ブロック５０８において、方法は、第２の角スペクトル像の第２の微分ピークを計算することを含む。ブロック５１０において、方法は、第１の微分ピークの第１の幅と第２の微分ピークの第２の幅との差を計算することを含む。
【００３９】
[0044]  ブロック５１２において、方法は、差に基づいて補正ファクタを計算することを含む。ブロック５１４において、方法は、補正ファクタを第１の角スペクトル像における第１の微分ピークの位置に加算又は補正ファクタを第１の微分ピークの位置から減算して、補正済みピーク位置を生成することを含む。ブロック５１６において、方法は、補正済みピーク位置に基づいて屈折率測定を特定することを含む。第１の物質が血液細胞を含む血液であり、第２の物質が血漿である例示的な実施形態では、方法は、屈折像測定に基づいて血液中の総タンパク質を測定することを含む。
【００４０】
[0045]  本開示の一態様によれば、方法５００において屈折率を特定するステップは、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、第１の角スペクトル像を生成することと、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、第１の微分ピークを生成することと、第１の微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を識別することとを含む。本開示の一態様によれば、第１の微分ピークの位置は、第１の微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することによって特定することができる。
【００４１】
[0046]  本開示の一態様によれば、方法５００において、補正ファクタは、第１の微分ピークの最大半分高さにおける第１の微分ピークのピクセル単位の第１の全幅を特定し、第２の微分ピークの最大半分高さにおける第２の微分ピークのピクセル単位の第２の全幅を特定し、第１の全幅から第２の全幅を減算して、幅差を生成することによって計算される。幅差は較正係数で乗算され、較正係数は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプ等の屈折計の１つ又は複数の特性に基づく。
【００４２】
[0047]  本開示の一態様による例示的な実施態様では、方法５００における第１の物質は、チャネル内を流れる全血を含み得る。この実施態様では、方法５００は、チャネルの境界壁に隣接した全血試料の実質的無細胞層に屈折計を向けることにより、第１の物質に対して屈折率測定を実行することを含む。次に、方法５００は、実質的無細胞層の屈折率を特定することと、屈折率に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を特定することとを含む。
【００４３】
[0048]  屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含む第１の物質の補正済み屈折率を測定する装置について図６を参照して説明する。装置６００は、表面６０４にわたり複数のピクセルロケーションのそれぞれの屈折光の強度を検知して、第１の角スペクトル像を生成するように構成される１つ又は複数の光センサ６０２を含む。装置は、光センサ６０２に結合され、第１の角スペクトル像を記憶するメモリ６０６も含む。装置は、メモリに結合されるプロセッサ回路６０８も含む。
【００４４】
[0049]  本開示の態様によれば、プロセッサ回路６０８は、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、第１の微分ピークを生成し、第１の微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を計算するように構成される。プロセッサ回路６０８は、第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算し、第１の微分ピークの第１の幅と参照微分ピークの第２の幅との差を計算し、差に基づいて補正ファクタを計算するようにも構成される。プロセッサ６０８は、補正ファクタを第１の角スペクトル像における第１の微分ピークの位置に加算又は補正ファクタを第１の微分ピークの位置から減算して、補正済みピーク位置を生成し、補正済みピーク位置に基づいて屈折率測定を特定するように更に構成される。
【００４５】
[0050]  例示的な実施形態では、プロセッサ回路６０８は、屈折率測定に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を計算するように構成し得る。
【００４６】
[0051]  本開示の別の態様によれば、装置６００は、流れている全血試料を受け取るように構成されるチャネル６１０も含む。チャネル６１０は、チャネル６１０の境界壁に隣接して、流れる全血試料の実質的無細胞層を形成することができるような寸法である。例示的な実施形態では、チャネルは約２５０ｕｍ深さ及び約５ｍｍ幅である。装置は、チャネル６１０内の実質的無細胞層に向けられる光源６１２も含む。装置は、実質的無細胞層から反射し屈折した後、光源からの光を受け取るように構成される光センサも含む。
【００４７】
[0052]  開示されるシステム及び方法の実施態様は、全血試料に屈折率測定を実行することに限定されない。本開示の代替の態様によれば、試料がフローセルを通って流れるとき、フローセル境界の隣に存在する除外領域は、屈折率測定を受けて、例えば、他の多相液体及びコロイド懸濁液の屈折率、ひいてはタンパク質濃度を測定することができる。
【００４８】
[0053]  本開示の態様は、全血中の総タンパク質含有量を測定することに関連して本明細書において説明されているが、様々な分析物及び体液試料の血漿部分中の他の組成を検出するために、本開示の態様が実施可能なことを当業者は理解されたい。
【００４９】
[0054]  本開示の態様は、ピクセル位置の強度の空間微分を計算し、空間微分のピークに基づいて境界位置を識別することにより、試料の屈折率測定を実行する際、試料の濁度を補償する方法を含むが、屈折率測定中、光の濁度又は散乱を補償する様々な他の方法が既知であり、本明細書に記載される空間微分方法論への追加又は代替として、本開示の他の態様に従って実行することができることを理解されたい。
【図１Ａ】
2020173279.tif 000003
【図１Ｂ】
2020173279.tif 000004
【図２】
2020173279.tif 000005
【図３Ａ】
2020173279.tif 000006
【図３Ｂ】
2020173279.tif 000007
【図４】
2020173279.tif 000008
【図５】
2020173279.tif 000009
【図６】
2020173279.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月27日(2020.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の物質の実質的無細胞層の屈折率測定を補正する方法であって、前記第１の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有し、前記方法は、
屈折率測定によって第２の物質の実質的無細胞層の第２の角スペクトル像を生成することであって、前記第２の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有しない、生成することと、
屈折率測定によって前記第１の物質の第１の角スペクトル像を生成することと、
前記第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算することと、
前記第２の角スペクトル像の第２の微分ピークを計算することと、
前記第１の微分ピークの第１の幅と前記第２の微分ピークの第２の幅との差を計算することと、
前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、
前記第１の角スペクトル像における前記第１の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算／前記第１の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、
前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記屈折率を特定することは、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、前記第１の角スペクトル像を生成することと、
前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、前記第１の微分ピークを生成することと、
前記第１の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を識別することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、前記第１の微分ピークの前記位置を識別すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記補正ファクタを計算することであって、
前記第１の微分ピークの最大半分高さにおける前記第１の微分ピークのピクセル単位の第１の全幅を特定することと、
前記第２の微分ピークの最大半分高さにおける前記第２の微分ピークのピクセル単位の第２の全幅を特定することと、
前記第１の全幅から前記第２の全幅を減算して、幅差を生成することと、
により、前記補正ファクタを計算すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記幅差を較正係数で乗算することであって、前記較正係数は前記屈折計の１つ又は複数の特性に基づく、乗算すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記屈折計の前記特性は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプからなる群にある、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の物質は血液であり、前記第２の物質は血漿である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記屈折画像測定に基づいて全血中の総タンパク質を測定すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の物質は、チャネルを流れる全血を含み、前記方法は、
屈折率測定を前記第１の物質に対して実行することであって、前記屈折率測定は、屈折計を前記チャネルの境界壁に隣接する全血試料の実質的無細胞層に向けること及び前記実質的無細胞層の屈折率を特定することを含む、実行することと、
前記屈折率に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を特定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１の物質の実質的無細胞層の補正済み屈折率を測定する装置であって、前記第１の物質は、前記屈折率測定中、光を散乱させる組成を有し、前記装置は、
表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、第１の角スペクトル像を生成するように構成される１つ又は複数の光センサと、
前記光センサに結合され、前記第１の角スペクトル像を記憶するメモリと、
前記メモリに結合されるプロセッサ回路と、
を含み、
前記プロセッサ回路は、
前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、第１の微分ピークを生成することと、
前記第１の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を計算することと、
前記第１の角スペクトル像の第１の微分ピークを計算することと、
前記第１の微分ピークの第１の幅と参照微分ピークの第２の幅との差を計算することと、
前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、
前記第１の角スペクトル像における前記第１の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算／前記第１の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、
前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、
を行うように構成される、装置。
【請求項１１】
前記プロセッサ回路は、前記屈折率測定に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を計算するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
チャネルであって、流れている全血試料を受け取るように構成され、前記流れている全血試料の前記実質的無細胞層を前記チャネルの境界壁に隣接して形成できるような寸法であるチャネルと、
前記実質的無細胞層に向けられる光源であって、前記光センサは、前記光源からの光を、前記実質的無細胞層から反射され屈折した後に受け取る、光源と、
を更に含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記チャネルは、約２５０ｕｍ深さ及び約５ｍｍ幅である、請求項１２に記載の装置。
【外国語明細書】
2020173279000001.pdf