(57)【要約】  赤血球及び白血球が毛細血管を通過するときの各変形能を計測するため、血球径よりも広い幅の上流テラス２５ｂ、及び血球径よりも狭い幅のゲート２５ａを通過する血液の流れを撮影するＴＶカメラ３と、ＴＶカメラ３によって得られた血流画像から、上流テラス２５ｂ又はゲート２５ａを通過する血球の速度Ｓ、及びゲート２５ａを通過する血球の体積Ｖを算出するとともに、これら血球の速度Ｓ及び血球の体積Ｖから血球の変形能を算出する演算処理部７０と、を備える血球変形能計測装置とする。
2010047191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血球径よりも広い幅の上流テラスから血球径よりも狭い幅のゲートへ向けて血液を流し、当該血液中の血球の変形能を計測する血球変形能計測装置であって、
前記上流テラス及び前記ゲートを通過する血液の流れを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記上流テラス又は前記ゲートを通過する血球の速度を算出する速度算出手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記ゲートを通過する血球の体積を算出する体積算出手段と、
前記血球の速度及び前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出する変形能算出手段と、
を備えることを特徴とする血球変形能計測装置。
【請求項２】
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（１）又は式（２）を満たすＤ１又はＤ２を算出することを特徴とする請求項１に記載の血球変形能計測装置。
Ｄ１＝α／（Ｓ×Ｖ）                                …（１）
Ｄ２＝１／（Ｓ×Ｖ）／（１／（Ｓ０×Ｖ０））          …（２）
（但し、
α：所定の係数
Ｓ：前記上流テラス又は前記ゲートを通過する血球の速度
Ｖ：前記ゲートを通過する血球の体積
Ｓ０：所定の基準血液を前記上流テラス又は前記ゲートへ通過させたときの当該血液中の血球の速度
Ｖ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときの当該血液中の血球の体積）
【請求項３】
前記速度算出手段は、前記血球の速度として、前記血球が前記ゲートを通過するのに要する通過時間の逆数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の血球変形能計測装置。
【請求項４】
前記撮影手段によって得られた血流画像を表示画面に表示する血流画像表示手段を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の血球変形能計測装置。
【請求項５】
前記ゲートは複数であり、
前記速度算出手段により得られた血球の速度がゼロである前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出する閉塞状態算出手段を備え
前記変形能算出手段は、前記ゲートの閉塞割合及び前記体積算出手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の血球変形能計測装置。
【請求項６】
前記閉塞状態算出手段は、前記血球の体積別に当該体積の血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出し、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（３）を満たすＤ１を算出することを特徴とする請求項５に記載の血球変形能計測装置。
Ｄ１＝α２／∫ＣｄＶ                            …（３）
（但し、
α２：所定の係数
Ｃ：前記ゲートの閉塞割合
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
【請求項７】
複数の前記ゲートは、血流方向に複数配設されるとともに血流方向上流側から下流側に向けて除々に狭くなるように複数の異なる幅に形成されるか、或いは血流方向に直交する方向に複数配設されるとともに複数の異なる幅で形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの幅のうち最大のものを最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置。
【請求項８】
複数の前記ゲートは幅毎に複数の組を形成しており、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を前記ゲートの幅別に求め、当該閉塞割合が最大となる前記ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置。
【請求項９】
前記ゲートは血流方向下流側に向けて狭くなる幅に形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートにおける当該血球の閉塞位置での当該ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置。
【請求項１０】
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（４）又は式（５）を満たすＤ２又はＤ３を算出することを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置。
Ｄ２＝β×Ｌ／Ｖ                              …（４）
Ｄ３＝Ｌ／Ｌ０                                …（５）
（但し、
β：所定の係数
Ｌ：前記ゲートの最大閉塞幅
Ｌ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときに、当該血液中の血球で閉塞されたゲートにおける当該血球の体積別の最大閉塞幅のうち、血球の体積が式（４）におけるＶであるときの値
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
【請求項１１】
血球径より狭い幅に形成された複数のゲートへ血液を流し、当該血液中の血球の変形能を計測する血球変形能計測装置であって、
前記ゲートを通過する血液の流れを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出する閉塞状態算出手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積を算出する体積算出手段と、
前記ゲートの閉塞割合及び前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出する変形能算出手段と、
を備えることを特徴とする血球変形能計測装置。
【請求項１２】
前記閉塞状態算出手段は、前記血球の体積別に当該体積の血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出し、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（３）を満たすＤ１を算出することを特徴とする請求項１１に記載の血球変形能計測装置。
Ｄ１＝α２／∫ＣｄＶ                            …（３）
（但し、
α２：所定の係数
Ｃ：前記ゲートの閉塞割合
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
【請求項１３】
前記撮影手段によって得られた血流画像を表示画面に表示する血流画像表示手段を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の血球変形能計測装置。
【請求項１４】
複数の前記ゲートは、血流方向に複数配設されるとともに血流方向上流側から下流側に向けて除々に狭くなるように複数の異なる幅に形成されるか、或いは血流方向に直交する方向に複数配設されるとともに複数の異なる幅で形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの幅のうち最大のものを最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出すことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置。
【請求項１５】
複数の前記ゲートは幅毎に複数の組を形成しており、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を前記ゲートの幅別に求め、当該閉塞割合が最大となる前記ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置。
【請求項１６】
前記ゲートは血流方向下流側に向けて狭くなる幅に形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートにおける当該血球の閉塞位置での当該ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置。
【請求項１７】
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（４）又は式（５）を満たすＤ２又はＤ３を算出することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置。
Ｄ２＝β×Ｌ／Ｖ                              …（４）
Ｄ３＝Ｌ／Ｌ０                                …（５）
（但し、
β：所定の係数
Ｌ：前記ゲートの最大閉塞幅
Ｌ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときに、当該血液中の血球で閉塞されたゲートにおける当該血球の体積別の最大閉塞幅のうち、血球の体積が式（４）におけるＶであるときの値
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血球変形能計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。この血液の流動性を調べる方法としては、微細な溝を有するフィルタに血液を通過させて、通過に要する時間を計測する方法が知られている。【０００３】
ところで、血液の流動性には、血液中の血球の変形能（変形し易さ）や凝集度，粘性などの複数のパラメータが複合的に作用している。したがって、血液の流動性をより詳細に評価するためにはこれら各パラメータの定量化が必要となるが、なかでも代表的なパラメータである血球の変形能を定量化する方法は確立されていなかった。【０００４】
そこで、浸透圧又は粘度の異なる複数の血液試料液を混合して平衡状態に至る様子を撮像し、その回析像から楕円形状の赤血球の長径及び短径を用いて変形指数を定義することで、当該変形指数を赤血球の変形能の定量値として算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２２３２８号公報
【特許文献２】特開平９−３１８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載の方法は、楕円形状を保持する赤血球のみに適用し得る方法であり、様々な形状に変形可能なアメーバ状の白血球には適用できなかった。【０００７】
また、血球径より狭い幅の流路を使用していないため、血球が毛細血管を通過するときの変形能は計測できなかった。【０００８】
加えて、移動する血球を画像表示できるものの、画像上は血球が一様な速度で流れているため、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉えにくかった。【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、赤血球及び白血球が毛細血管を通過するときの各変形能を計測できるとともに、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉え易い血球変形能計測装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
血球径よりも広い幅の上流テラスから血球径よりも狭い幅のゲートへ向けて血液を流し、当該血液中の血球の変形能を計測する血球変形能計測装置であって、
前記上流テラス及び前記ゲートを通過する血液の流れを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記上流テラス又は前記ゲートを通過する血球の速度を算出する速度算出手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記ゲートを通過する血球の体積を算出する体積算出手段と、
前記血球の速度及び前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出する変形能算出手段と、
を備えることを特徴とする。【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の血球変形能計測装置であって、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（１）又は式（２）を満たすＤ１又はＤ２を算出することを特徴とする。【００１２】
Ｄ１＝α／（Ｓ×Ｖ）                              …（１）
Ｄ２＝１／（Ｓ×Ｖ）／（１／（Ｓ０×Ｖ０））        …（２）
（但し、
α：所定の係数
Ｓ：前記上流テラス又は前記ゲートを通過する血球の速度
Ｖ：前記ゲートを通過する血球の体積
Ｓ０：所定の基準血液を前記上流テラス又は前記ゲートへ通過させたときの当該血液中の血球の速度
Ｖ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときの当該血液中の血球の体積）
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の血球変形能計測装置であって、
前記速度算出手段は、前記血球の速度として、前記血球が前記ゲートを通過するのに要する通過時間の逆数を算出することを特徴とする。【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
前記撮影手段によって得られた血流画像を表示画面に表示する血流画像表示手段を有することを特徴とする。【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
前記ゲートは複数であり、
前記速度算出手段により得られた血球の速度がゼロである前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出する閉塞状態算出手段を備え、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの閉塞割合及び前記体積算出手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の血球変形能計測装置であって、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球の体積別に当該体積の血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出し、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（３）を満たすＤ１を算出することを特徴とする。【００１６】
Ｄ１＝α２／∫ＣｄＶ                            …（３）
（但し、
α２：所定の係数
Ｃ：前記ゲートの閉塞割合
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置であって、
複数の前記ゲートは、血流方向に複数配設されるとともに血流方向上流側から下流側に向けて除々に狭くなるように複数の異なる幅に形成されるか、或いは血流方向に直交する方向に複数配設されるとともに複数の異なる幅で形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの幅のうち最大のものを最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置であって、
複数の前記ゲートは幅毎に複数の組を形成しており、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を前記ゲートの幅別に求め、当該閉塞割合が最大となる前記ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項５又は６に記載の血球変形能計測装置であって、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートにおける当該血球の閉塞位置での当該ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項７から９のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（４）又は式（５）を満たすＤ２又はＤ３を算出することを特徴とする。【００２０】
Ｄ２＝β×Ｌ／Ｖ                              …（４）
Ｄ３＝Ｌ／Ｌ０                                …（５）
（但し、
β：所定の係数
Ｌ：前記ゲートの最大閉塞幅
Ｌ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときに、当該血液中の血球で閉塞されたゲートにおける当該血球の体積別の最大閉塞幅のうち、血球の体積が式（４）におけるＶであるときの値
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
前記の課題を解決するために、請求項１１に記載の発明は、
血球径より狭い幅に形成された複数のゲートへ血液を流し、当該血液中の血球の変形能を計測する血球変形能計測装置であって、
前記ゲートを通過する血液の流れを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出する閉塞状態算出手段と、
前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積を算出する体積算出手段と、
前記ゲートの閉塞割合及び前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出する変形能算出手段と、
を備えることを特徴とする。【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の血球変形能計測装置であって、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球の体積別に当該体積の血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を算出し、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（３）を満たすＤ１を算出することを特徴とする。【００２２】
Ｄ１＝α２／∫ＣｄＶ                            …（３）
（但し、
α２：所定の係数
Ｃ：前記ゲートの閉塞割合
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の血球変形能計測装置であって、
前記撮影手段によって得られた血流画像を表示画面に表示する血流画像表示手段を有することを特徴とする。【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
複数の前記ゲートは、血流方向に複数配設されるとともに血流方向上流側から下流側に向けて除々に狭くなるように複数の異なる幅に形成されるか、或いは血流方向に直交する方向に複数配設されるとともに複数の異なる幅で形成されており、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートの幅のうち最大のものを最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００２４】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
複数の前記ゲートは幅毎に複数の組を形成しており、
前記閉塞状態算出手段は、前記血球で閉塞された前記ゲートの閉塞割合を前記ゲートの幅別に求め、当該閉塞割合が最大となる前記ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積算出手段が算出した前記最大閉塞幅に対応する前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００２５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
前記閉塞状態算出手段は、前記撮影手段によって得られた血流画像から、前記血球で閉塞された前記ゲートにおける当該血球の閉塞位置での当該ゲートの幅を最大閉塞幅として検出し、
前記変形能算出手段は、前記ゲートの最大閉塞幅及び前記体積手段が算出した前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積から、前記血球の変形能を算出することを特徴とする。【００２６】
請求項１７に記載の発明は、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の血球変形能計測装置であって、
前記変形能算出手段は、前記血球の変形能として、以下の式（４）又は式（５）を満たすＤ２又はＤ３を算出することを特徴とする。【００２７】
Ｄ２＝β×Ｌ／Ｖ                              …（４）
Ｄ３＝Ｌ／Ｌ０                                …（５）
（但し、
β：所定の係数
Ｌ：前記ゲートの最大閉塞幅
Ｌ０：所定の基準血液を前記ゲートへ通過させたときに、当該血液中の血球で閉塞されたゲートにおける当該血球の体積別の最大閉塞幅のうち、血球の体積が式（４）におけるＶであるときの値
Ｖ：前記ゲートを閉塞させた前記血球の体積）
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、血球の速度及び血球の体積から血球の変形能を算出するので、楕円形状を保持する赤血球に限定されず、アメーバ状の白血球であってもその変形能を計測することができる。また、血球径より狭い幅のゲートを通過する血球の変形能が算出されるので、ゲートによって毛細血管を模擬して血球が毛細血管を通過するときの変形能を計測することができる。【００２９】
更に、請求項４、１３に記載の発明によれば血球径より狭い幅のゲートを通過する血液の流れが表示画面に表示されるので、ゲートにより速度が低下した血球を確認することができ、画像上は血球が一様な速度で流れていた従来に比べて、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉え易くすることができる。【００３０】
請求項５、１１に記載の発明によれば、ゲートの閉塞割合又は最大閉塞幅と血球の体積とから血球の変形能を算出するので、楕円形状を保持する赤血球に限定されず、アメーバ状の白血球であってもその変形能を計測することができる。また、血球径より狭い幅のゲートを通過する血球の変形能が算出されるので、ゲートによって毛細血管を模擬して血球が毛細血管を通過するときの変形能を計測することができる。更に、血球径より狭い幅のゲートを通過する血液の流れが表示画面に表示されるので、ゲートにより速度が低下した血球を確認することができ、画像上は血球が一様な速度で流れていた従来に比べて、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉え易くすることができる。【００３１】
また、請求項８、１５に記載の発明によれば、幅毎に複数の組を形成しているゲートを有し、当該ゲートの幅別の閉塞割合が最大となるゲートの幅として求めた最大閉塞幅から血球の変形能を算出するので、より多くのゲートを用いて変形能が算出され、より安定した算出結果が得られる。【００３２】
また、請求項９、１６に記載の発明によれば、血流方向に狭くなる幅に形成されたゲート内の血流画像が表示画面に表示されるので、血球で閉塞されているゲートの幅が視覚的に捉え易い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】血球変形能計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】フィルタの断面図である。
【図３】図３（ａ）流路部の平面図であり、図３（ｂ）側断面図である。
【図４】実施の形態における変形能計測のフローチャートである。
【図５】血球の速度マップの一例を示す図である。
【図６】変形能のグラフである。
【図７】実施の形態の変形例における変形能計測のフローチャートである。
【図８】白血球がゲートを通過する様子を示す図である。
【図９】白血球がゲートを通過するときの血流画像の色の濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】上流テラス又は下流テラスでの血球の変形例を示す図である。
【図１１】血球の縦幅及び横幅の各変化を縦軸及び横軸として図１１（ａ）柔らかい血球の計測結果の分布範囲を示したグラフであり、図１１（ｂ）硬い血球の計測結果の分布範囲を示したグラフである。
【図１２】血球の縦幅の変化幅及び面積を縦軸及び横軸として図１２（ａ）柔らかい血球の計測結果を示したグラフであり、図１２（ｂ）硬い血球の計測結果を示したグラフである。
【図１３】第１の変形例における変形能計測のフローチャートである。
【図１４】閉塞ゲートが検知される際のフローチャートである。
【図１５】図１４の各ステップにおける処理画像の一例を示す図である。図１５（ａ）エッジ抽出処理における処理画像図であり、図１５（ｂ）モノクロ・二値化処理における処理画像図であり、図１５（ｃ）ノイズ処理における処理画像図であり、図１５（ｄ）モルフォロジー処理における処理画像図であり、図１５（ｅ）血球滞留部判定処理における処理画像図である。
【図１６】白血球で一部のゲートが閉塞している様子を示す図である。
【図１７】血球の体積に対する閉塞割合の変化を示すグラフである。
【図１８】第２の変形例における流路部を示す図である。
【図１９】第２の変形例における変形能計測のフローチャートである。
【図２０】第２の変形例における流路部の別例を示す図であり、図２０（ａ）柔らかい血球を多く含む血液が流された状態を示す図であり、図２０（ｂ）硬い血球を多く含む血液が流された状態を示す図である。
【図２１】第３の変形例における流路部を示す図である。
【図２２】ゲートの幅に対する閉塞割合の変化を示すグラフである。
【図２３】ゲートの幅に対する閉塞個数の変化を示すグラフである。
【図２４】第４の変形例における流路部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係る血球変形能計測装置１の全体構成を示すブロック図である。
【００３６】
この図に示すように、血球変形能計測装置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中の血球の変形能を計測するものである。なお、本実施の形態においては、血球とは赤血球及び／又は白血球を指すものとする。
【００３７】
具体的には、血球変形能計測装置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変形能を計測するパソコン（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、本実施の形態における血球変形能計測装置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。
【００３８】
図２は、フィルタ２の断面図である。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、本実施の形態においては、赤血球Ｒの血球径（約８μｍ）よりも狭く形成されている。また、ゲート２５ａの高さｈも同様に赤血球Ｒの血球径（約８μｍ）よりも狭く形成されている。但し、計測対象の血球が白血球Ｗのみであれば、当該幅ｔ、高さｈは白血球Ｗの血球径（約１０〜２０μｍ）よりも狭く形成されていればよい。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。なお、上流テラス２５ｂは、通過する血球が大きく変形しないように、血球径よりも広い幅に形成されていればよい。
【００４５】
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Ｒ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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。但し、その撮影範囲は、少なくとも複数のゲート２５ａ及び上流テラス２５ｂを含む範囲であればよい。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。
【００４８】
パソコン７は、ＴＶカメラ３と接続されており、当該ＴＶカメラ３が出力した画像情報から複数種類の血液特性をそれぞれ算出可能な演算処理部７０を備えている。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、血液中の血球の速度や体積の他、血球の変形能といった流動性に関するものを含む。また演算処理部７０は、血球が詰まって閉塞したゲート２５ａを検知できるようになっている。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。
【００４９】
ディスプレイ８は、パソコン７と接続されており、ＴＶカメラ３が出力した血流画像や、パソコン７によって算出された血液特性を表示するようになっている。
【００５０】
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。
【００５１】
［実施形態］
続いて、血球変形能計測装置１の動作について、主に図４を参照して説明する。図４は、血球変形能計測装置１による変形能計測のフローチャートである。
【００５２】
まず、図４に示すように、流路部２５を通過する血流が撮影される（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に流されると同時に、流路部２５を通過する血流がＴＶカメラ３で動画撮影される。撮影された血流画像はディスプレイ８に表示される。
【００５３】
次に、演算処理部７０により血流画像が処理され、血球の速度マップが作成される（ステップＳ２）。ここでは、例えば特開平２−２５７９３１号公報、特開平６−１８５３９号公報、特開２００１−２６４３１８号公報及び特開２００６−２２３７６１号公報等に記載の公知の方法を用いることで、図５に示すように、上流テラス２５ｂの血流画像上に設定した格子の各交点において血球の検出が行われ、血球が検出された交点での当該血球の速度ベクトルを求めた速度マップが作成される。なお、作成される速度マップは、上流テラス２５ｂを通過する血球の速度ベクトルを求めたものでなくとも、ゲート２５ａを通過する血球の速度ベクトルを求めたものであってもよい。
【００５４】
次に、図４に示すように、演算処理部７０により、速度マップ上で検出された血球の血球種が判別される（ステップＳ３）。赤血球Ｒは赤の色相範囲にある白色部分として判別する。白血球Ｗは、輝度を利用して判別してもよいし、他の血球種より大きいことを利用し、穴の少ない白色部分や単位面積当たりのエッジ数が少ない白色部分として判別してもよい。
【００５５】
また、上述の判別方法以外にも、例えば特開平１０−４８１２０号公報、特開平１０−９０１６３号公報及び特開平１０−２７４６５２号公報等に記載の公知の方法を用いて血球種を判別することができる。なお、計測対象の血液が赤血球Ｒ及び白血球Ｗのいずれか一方のみを含むものであれば、この血球種判別ステップは省略される。
【００５６】
次に、演算処理部７０により血球の速度Ｓが算出される（ステップＳ４）。ここでは、ステップＳ３で判別された赤血球Ｒと白血球Ｗとに分けて、ステップＳ２で算出された血球の速度ベクトルの各平均値を算出することにより、当該各平均値として赤血球Ｒ及び白血球Ｗの速度Ｓが算出される。
【００５７】
次に、演算処理部７０により血球の体積Ｖが算出される（ステップＳ５）。ここでは、例えば特開平５−７９９７０号公報に記載の公知の方法を用いてゲート２５ａを通過する血球の面積を算出し、この面積にゲート２５ａの高さｈを乗じることで血球の体積Ｖが算出される。
【００５８】
次に、演算処理部７０により血球の変形能が算出される（ステップＳ６）。ここでは、ステップＳ４及びステップＳ５で算出された血球の速度Ｓ及び血球の体積Ｖから、以下の式（１）を満たすＤ１が血球の変形能として算出される。
【００５９】
Ｄ１＝α／（Ｓ×Ｖ）                              …（１）
ここで、αは、予め行われた計測試験で設定された所定の係数であり、より詳細には、他の装置で計測された赤血球の変形能を正として、血球変形能計測装置１で算出された赤血球の速度Ｓ及び血球の体積Ｖから当該変形能が算出されるよう設定された係数である。なお、予め行われた計測試験において、血球の速度Ｓと体積Ｖとの積Ｓ×Ｖに対してαが一定とならない場合には、αを当該積Ｓ×Ｖに対するルックアップテーブルとすればよい。
【００６０】
また、このステップでは、以下の式（２）を満たすＤ２を血球の変形能として算出してもよい。
Ｄ２＝１／（Ｓ×Ｖ）／（１／（Ｓ０×Ｖ０））            …（２）
ここで、
Ｓ０：所定の基準血液を上流テラス２５ｂ又はゲート２５ａへ通過させたときの当該血液中の血球の速度、
Ｖ０：所定の基準血液をゲート２５ａへ通過させたときの当該血液中の血球の体積であり、所定の基準血液とは、標準的な健康度の血液である。
【００６１】
ここで、変形能として算出されたＤ１は、その値が大きいほど血球が硬いことを示す。また、Ｄ２は、その値が１のときに血球が標準的な硬さであることを示し、１より大きいほど硬く、小さいほど柔らかいことを示す。Ｄ２が算出された場合には、標準的な健康度の血球に対する相対値として変形能が示されるので、血球の体積Ｖによらず一意に変形能の程度を理解することができる。
【００６２】
そして、変形能として算出されたＤ１又はＤ２は、図６に示すように、血球の体積Ｖに関するグラフとして整理され、赤血球Ｒ及び白血球Ｗの各血球種についての当該グラフがディスプレイ８に表示される。なお、図６は、２種類の血液Ａ，Ｂについての計測結果を併せて表示した例である。
【００６３】
以上のように、血球変形能計測装置１によれば、血球の速度Ｓ及び血球の体積Ｖから血球の変形能を算出するので、楕円形状を保持する赤血球Ｒに限定されず、アメーバ状の白血球Ｗであってもその変形能を計測することができる。また、血球径より狭い幅のゲート２５ａを通過する血球の変形能が算出されるので、ゲート２５ａによって毛細血管を模擬して血球が毛細血管を通過するときの変形能を計測することができる。更に、血球径より狭い幅のゲート２５ａを通過する血液の流れがディスプレイ８に表示されるので、ゲート２５ａにより速度Ｓが低下した血球を確認することができ、画像上は血球が一様な速度で流れていた従来に比べて、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉え易くすることができる。
【００６４】
［第１の変形例］
続いて、上記実施の形態に係る血球変形能計測装置１の第１の変形例としての血球変形能計測装置１Ａについて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
血球変形能計測装置１Ａは、図１に示すように、上記実施の形態におけるパソコン７に代えてパソコン７Ａを備えており、パソコン７Ａは、演算処理部７０に代えて演算処理部７０Ａを備えている。演算処理部７０Ａは、血液中の血球の速度Ｓに代えて、血球がゲート２５ａを通過するのに要する通過時間Ｔを計測可能に構成されている。また血球変形能計測装置１Ａは、図１に示すように、上記実施の形態におけるフィルタ２に代えてフィルタ２Ａを備えており、フィルタ２Ａは、図２に示すように、流路部２５に代えて流路部２５Ａを備えている。但し、流路部２５Ａの形状は流路部２５と同等である。
【００６６】
続いて、血球変形能計測装置１Ａの動作について、主に図７を参照して説明する。
【００６７】
図７は、血球変形能計測装置１Ａによる変形能計測のフローチャートである。
【００６８】
まず、図７に示すように、流路部２５を通過する血流が撮影される（ステップＴ１）。このステップは、上記実施の形態におけるステップＳ１と同様に行われる。
【００６９】
次に、演算処理部７０Ａにより血流画像が処理され、血球が検出される（ステップＴ２）。ここでは、例えば特開２００１−２６４３１８号公報に記載の公知の方法を用いて、上流テラス２５ｂを流れる血球を検出して追尾する。
【００７０】
次に、演算処理部７０Ａにより、ステップＴ２で検出された血球の血球種が判別される（ステップＴ３）。このステップは、上記実施の形態におけるステップＳ３と同様に行われる。
【００７１】
次に、演算処理部７０Ａにより血球の体積Ｖが算出される（ステップＴ４）。このステップは、上記実施の形態におけるステップＳ５と同様に行われる。
【００７２】
次に、演算処理部７０Ａにより、血球がゲート２５ａを通過するのに要する通過時間Ｔが計測される（ステップＴ５）。ここでは、ゲート２５ａ内の画像色の濃度変化を検知することにより通過時間Ｔが計測される。
【００７３】
この通過時間Ｔの具体的な計測方法について、図８，９を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は白血球Ｗがゲート２５ａを通過する様子を示す図であり、図９はそのときの血流画像の色の濃度の時間変化を示すグラフである。
【００７４】
図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、例えば白血球Ｗがゲート２５ａを通過するときの、ゲート２５ａ内の任意の位置に設定された計測ラインＰでの血流画像の色の濃度の時間変化を計測すると、図９に示すようなグラフが得られる。
【００７５】
より詳細には、まず、図８（ａ）に示すように白血球Ｗが計測ラインＰよりも上流にあるときには、血流画像の色は薄い（図９の点Ｃ１）。そして、白血球Ｗ前縁が計測ラインＰに差し掛かると色は濃くなりだし（図９の点Ｃ２）、図８（ｂ）に示すように白血球Ｗ前縁が計測ラインＰを通過しきると色は少し薄くなる（図９の点Ｃ３）。これは、白血球Ｗを包む膜の方が白血球Ｗ内部よりも色が濃いためである。続けて、図８（ｃ）に示すように白血球Ｗ後縁が計測ラインＰに差し掛かると再び色が濃くなり（図９の点Ｃ４）、白血球Ｗ後縁が計測ラインＰを通過するにつれて今度は色が薄くなっていく。そして、白血球Ｗ後縁が計測ラインＰを通過し終えるところで濃度の変化が殆ど無くなり（図９の点Ｃ５）、図８（ｄ）に示すように白血球Ｗ後縁が計測ラインＰを完全に通過しきると、濃度の変化が完全に無くなるとともに白血球Ｗ通過前の濃度まで回復する（図９の点Ｃ６）。
【００７６】
以上の色の濃度の変化点のうち、白血球Ｗ前縁が計測ラインＰに差し掛かる点Ｃ２から、白血球Ｗ後縁が計測ラインＰを通過し終える点Ｃ５までの時間として、通過時間Ｔが計測される。なお、血流画像にエッジを強調する処理を施しておくと、血球通過時の色の濃度変化をより顕著にすることができる。また、赤血球Ｒの通過時間Ｔを計測する場合には、赤の色相の変化を検知すればよく、この検知によりステップＴ３における赤血球Ｒの判別を兼ねることもできる。
【００７７】
次に、図７に示すように、演算処理部７０Ａにより血球の変形能が算出される（ステップＴ６）。ここでは、ステップＴ４及びステップＴ５で算出された血球の体積Ｖ及び通過時間Ｔから、以下の式（３０）を満たすＤ３が血球の変形能として算出される。
【００７８】
Ｄ３＝β×Ｔ／Ｖ                              …（３０）
ここで、βは、予め行われた計測試験で設定された所定の係数であり、上述の式（１）におけるαと同様に設定された係数である。
【００７９】
また、このステップでは、以下の式（４０）を満たすＤ４を血球の変形能として算出してもよい。
【００８０】
Ｄ４＝Ｔ／Ｖ／（Ｔ０／Ｖ０）            …（４０）
ここで、Ｔ０は、所定の基準血液中の血球がゲート２５ａを通過するのに要する通過時間である。
【００８１】
ここで、式（３０），（４０）から算出されるＤ３，Ｄ４は、上記実施の形態での式（１），（２）に対し血球の速度Ｓに代えて通過時間Ｔの逆数を代入したときのＤ１，Ｄ２に他ならない。したがって、Ｄ３，Ｄ４は、Ｄ１，Ｄ２と同様に変形能の評価に用いることができる。
【００８２】
そして、変形能として算出されたＤ３又はＤ４は、図６に示すように、血球の体積Ｖに関するグラフとして整理され、赤血球Ｒ及び白血球Ｗの各血球種についての当該グラフがディスプレイ８に表示される。なお、計測対象の血液が赤血球Ｒ及び白血球Ｗのいずれか一方のみを含むものであれば、ステップＴ４〜Ｔ６での各算出値を、ステップＴ１で検出された全ての血球の平均値としてもよい。
【００８３】
以上のように、血球変形能計測装置１Ａによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
また、ゲート２５ａを通過する血球の体積Ｖ等から変形能を算出するものとして記載したが、上流テラス２５ｂ又は下流テラス２５ｃを通過するときの血流画像から変形能を求めることもできる。上流テラス２５ｂ又は下流テラス２５ｃを通過する血球は、例えば図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、その変形能に応じて様々に形状を変化させる。そこで、この血球の縦幅及び横幅の変化を血流画像から算出し、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、複数の血球それぞれのデータに対応する縦軸及び横軸の座標にプロットとしたグラフを作成する。そして、このグラフにプロットした各データの分布範囲から、血球の縦幅及び横幅の各変化幅が交差する部分（図中のハッチング部で分布範囲）の面積を変形能として算出することで、当該変形能が小さいほど硬い血球として評価することができる。なお、血球の縦幅及び横幅は、例えば流路部２５のＹ方向及びＸ方向の長さとすればよい。
【００８５】
その他にも、例えば図１２（ａ），（ｂ）に示すように、上流テラス２５ｂ又は下流テラス２５ｃを通過する血球の縦幅の変化幅、及び当該血球の面積を、縦軸及び横軸としたグラフを作成してもよい。このグラフから、例えば、図１２（ｂ）よりも血球の縦幅の変化幅が大きい図１２（ａ）の方が、より柔らかい血球を示しているとして変形能を評価することができる。なお、縦軸の血球の縦幅は、血球の横幅としてもよい。
【００８６】
また、その他の点についても、本発明は上記実施の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。
【００８７】
［第２の変形例］
続いて、上記実施の形態に係る血球変形能計測装置１の第２の変形例としての血球変形能計測装置１Ｅについて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
血球変形能計測装置１Ｅは、図１に示すように、上記実施の形態におけるパソコン７に代えてパソコン７Ｅを備えており、パソコン７Ｅは、演算処理部７０に代えて演算処理部７０Ｅを備えている。演算処理部７０Ｅは、血球の速度Ｓがゼロであるゲート２５ａを閉塞したゲート２５ａと判断し、閉塞した割合を算出可能に構成されている。
【００８９】
続いて、血球変形能計測装置１Ｅの動作について、主に図１３，図１４を参照して説明する。
【００９０】
図１３は血球変形能計測装置１Ｅによる変形能計測のフローチャートであり、図１４は閉塞しているゲート２５ａが検知される際のフローチャートである。
【００９１】
まず、図１３に示すように、計測対象の血液がフィルタ２Ｅへ流される（ステップＳ１０）。具体的には、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２Ｅに所定の差圧が加えられて血液がフィルタ２Ｅに流される。
【００９２】
次に、流路部２５Ｅを通過する血流が撮影され、血流画像が採取される（ステップＳ２０）。ここでは、流路部２５Ｅを通過する血流がＴＶカメラ３で動画撮影される。撮影された血流画像はディスプレイ８に表示される。
【００９３】
次に、演算処理部７０Ｅにより血流画像が処理され、ゲート２５ａ内で滞留している血球が検出されることにより、血球が詰まって閉塞しているゲート２５ａが検知される（ステップＳ３０）。このステップは、図１４及び図１５（ａ）〜（ｅ）に示す各ステップ及び処理画像を経て行われる。ここで、図１５（ａ）〜（ｅ）は、図１４の各ステップにおける処理画像の一例を示す図である。但し、図１５（ａ）〜（ｅ）は、当該ステップでの処理の理解を容易にするためのものであり、ゲート２５ａ内の血流画像を処理したものではない。
【００９４】
図１４に示すように、まず、採取された血流画像に対し垂直及び水平の両方向へＳｏｂｅｌフィルタをかけることで、滞留している血球部分（以下、血球滞留部という）のエッジが抽出される（ステップＳ３１）。そして、この画像がグレースケール化されるとともに所定の閾値で二値化され、血球滞留部が白色で表示される（ステップＳ３２）。
【００９５】
二値化の後、血球滞留部のエッジとして誤認識されたノイズや血流の影が白色部分から除去される（ステップＳ３３）。ここでは、予め設定した閾値より小さい面積の白色部分をノイズとするとともに、Ｘ方向とＹ方向との長さの比が所定範囲外となる白色部分を血流の影として、それぞれ黒色化する。
【００９６】
ノイズ等が除去された画像は、モルフォロジー処理により膨張伸縮処理されて、白色部分の隙間が塗り潰される（ステップＳ３４）。そして、ここまで残った白色部分が血球滞留部として判定される（ステップＳ３５）。
【００９７】
こうして血球滞留部が検出され、当該血球滞留部のあるゲート２５ａが、閉塞しているゲート２５ａとして検知される。
【００９８】
次に、図１３に示すように、演算処理部７０Ｅにより血球滞留部の体積Ｖが算出される（ステップＳ４０）。ここでは、例えば特開平５−７９９７０号公報に記載の公知の方法を用いてゲート２５ａ内の血球滞留部の面積を算出し、この面積にゲート２５ａの高さｈを乗じることで、ゲート２５ａを閉塞させている血球滞留部の体積Ｖが算出される。
【００９９】
次に、演算処理部７０Ｅにより、血球滞留部の血球種が判別される（ステップＳ５０）。赤血球Ｒは赤の色相範囲にある白色部分として判別する。白血球Ｗは、輝度を利用して判別してもよいし、他の血球種より大きいことを利用し、穴の少ない白色部分や単位面積当たりのエッジ数が少ない白色部分として判別してもよい。
【０１００】
なお、計測対象の血液が赤血球Ｒ及び白血球Ｗのいずれか一方のみを含むものであれば、この血球種判別ステップは省略される。
【０１０１】
次に、演算処理部７０Ｅによりゲート２５ａの閉塞割合Ｃが算出される（ステップＳ６０）。ここでは、血球滞留部の体積Ｖ別に当該体積Ｖの血球滞留部で閉塞されたゲート２５ａの割合が、閉塞割合Ｃとして算出される。なお、閉塞割合Ｃはゲート２５ａの総数に対する割合とするのが好ましいが、血流画像に全てのゲート２５ａが含まれていない場合には、血流画像に含まれているゲート２５ａ数に対する割合としてもよい。
【０１０２】
また、このステップでは、閉塞割合Ｃを所定範囲の体積Ｖ別に算出してもよいし、体積Ｖ別に算出せずに全ての血球滞留部についての平均を算出してもよい。後者の場合において、例えば図１６に示すように、１８個のゲート２５ａのうちの８個が白血球Ｗに閉塞されているときには、閉塞割合Ｃ＝８／１８＝０．４４と算出される。
【０１０３】
次に、演算処理部７０Ｅにより血球の変形能が算出される（ステップＳ７０）。ここでは、ステップＳ４０及びステップＳ６０で算出された血球滞留部の体積Ｖ及び閉塞割合Ｃから、それぞれを横軸及び縦軸とした図１７に示すようなグラフが描かれ、当該グラフの閉塞割合Ｃを積分した値の逆数に所定の係数を乗じることにより血球の変形能が算出される。つまり、以下の式（３）を満たすＤ１が血球の変形能として算出される。
【０１０４】
Ｄ１＝α２／∫ＣｄＶ                            …（３）
ここで、α２は、予め行われた計測試験で設定された所定の係数であり、より詳細には、他の装置で計測された赤血球の変形能を正として、血球変形能計測装置１Ｅで算出された赤血球の体積Ｖ及び閉塞割合Ｃから当該変形能が算出されるよう設定された係数である。なお、予め行われた計測試験において、体積Ｖに関する閉塞割合Ｃの積分値に対してα２が一定とならない場合には、当該積分値に対するルックアップテーブルとすればよい。
【０１０５】
また、ステップＳ６０で、全ての血球滞留部について平均した閉塞割合Ｃを算出していた場合には、以下の式（３ａ）を満たすＤ１Ａを血球の変形能として算出してもよい。
【０１０６】
Ｄ１Ａ＝α２Ａ／Ｃ                                  …（３ａ）
ここで、α２Ａは、予め行われた計測試験で設定された所定の係数であり、上述の式（３）におけるα２と同様に設定された係数である。
【０１０７】
ここで、変形能として算出されたＤ１又はＤ１Ａは、その値が大きいほど血球が柔らかく変形能が高いことを示す。
【０１０８】
以上のように、血球変形能計測装置１Ｅによれば、ゲート２５ａの閉塞割合Ｃと血球滞留部の体積Ｖとから血球の変形能を算出するので、楕円形状を保持する赤血球Ｒに限定されず、アメーバ状の白血球Ｗであってもその変形能を計測することができる。また、血球径より狭い幅のゲート２５ａを通過する血球の変形能が算出されるので、ゲート２５ａによって毛細血管を模擬して血球が毛細血管を通過するときの変形能を計測することができる。更に、血球径より狭い幅のゲート２５ａを通過する血液の流れがディスプレイ８に表示されるので、ゲート２５ａにより速度が低下した血球を確認することができ、画像上は血球が一様な速度で流れていた従来に比べて、血球が変形しつつ移動する様子を視覚的に捉え易くすることができる。
【０１０９】
［第３の変形例］
続いて、上記実施の形態に係る血球変形能計測装置１Ｅの第３の変形例としての血球変形能計測装置１Ｆについて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
血球変形能計測装置１Ｆは、図１に示すように、上記実施の形態におけるフィルタ２Ｅに代えてフィルタ２Ｆを備えており、フィルタ２Ｆは、図２に示すように、流路部２５Ｅに代えて流路部２５Ｆを備えている。
【０１１１】
流路部２５Ｆは、図１８に示すように、配列間隔が異なる複数の土手部２２ｂＦ，…に挟まれて形成される複数のゲート２５ａＦを有している。この複数のゲート２５ａＦの幅は、血球径よりも狭いとともに互いに異なっており、本第３の変形例においては、土手部２２ｂＦの配列方向に徐々に変化している。
【０１１２】
続いて、血球変形能計測装置１Ｆの動作について、主に図１９を参照して説明する。
【０１１３】
図１９は、血球変形能計測装置１Ｆによる変形能計測のフローチャートである。
【０１１４】
まず、図１９に示すように、計測対象の血液がフィルタ２Ｆへ流され（ステップＴ１）、流路部２５Ｅの血流画像が採取される（ステップＴ２）。これらのステップは、上記実施の形態におけるステップＳ１０及びステップＳ２０と同様に行われる。
【０１１５】
次に、演算処理部７０Ｅにより血流画像が処理され、異なる幅ごとにゲート２５ａＦの血流画像を抽出する（ステップＴ３）。本第３の変形例においては、各ゲート２５ａＦで血流画像を分割して抽出する。
【０１１６】
次に、演算処理部７０Ｅにより、血球滞留部で閉塞されているゲート２５ａＦが検知された後（ステップＴ４）、当該血球滞留部の体積Ｖが算出され（ステップＴ５）、次いで、当該血球滞留部の血球種が判別される（ステップＴ６）。これらのステップは、上記実施の形態におけるステップＳ３０〜Ｓ５０と同様に行われる。
【０１１７】
次に、演算処理部７０Ｅにより、血球滞留部で閉塞されているゲート２５ａＦの幅のうち最大のものが最大閉塞幅Ｌとして検出される（ステップＴ７）。
【０１１８】
次に、演算処理部７０Ｅにより血球の変形能が算出される（ステップＴ８）。ここでは、ステップＴ７で算出された血球滞留部の最大閉塞幅Ｌ、及び当該最大閉塞幅Ｌに対応するゲート２５ａＦを閉塞させた血液滞留部の体積Ｖから、以下の式（４）を満たすＤ２が血球の変形能として算出される。
【０１１９】
Ｄ２＝β×Ｌ／Ｖ                              …（４）
ここで、βは、予め行われた計測試験で設定された所定の係数であり、上述の式（３）におけるα２と同様に設定された係数である。
【０１２０】
また、このステップでは、以下の式（５）を満たすＤ３を血球の変形能として算出してもよい。
【０１２１】
Ｄ３＝Ｌ／Ｌ０                                …（５）
ここで、Ｌ０は、所定の基準血液をゲート２５ａＦへ通過させたときに、当該血液中の血球で閉塞されたゲート２５ａＦにおける当該血球の体積別の最大閉塞幅Ｌのうち、血球の体積が式（４）におけるＶであるときの値であり、所定の基準血液とは、標準的な健康度の血液である。
【０１２２】
ここで、変形能として算出されたＤ２は、その値が大きいほど血球が硬いことを示す。また、Ｄ３は、その値が１のときに血球が標準的な硬さであることを示し、１より大きいほど硬く、小さいほど柔らかいことを示す。Ｄ３が算出された場合には、標準的な健康度の血球に対する相対値として変形能が示されるので、血球滞留部の体積Ｖによらず一意に変形能の程度を理解することができる。
【０１２３】
以上のように、血球変形能計測装置１Ｆによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１２４】
なお、本第３の変形例においては、ゲート２５ａＦは、土手部２２ｂＦの配列方向に徐々に変化する幅を有するものとして記載したが、例えば図２０（ａ），（ｂ）に示すように、血流方向（図中のＹ方向）に徐々に狭くなる各幅を有する複数段のゲート２５ａ１，…を設けてもよい。図２０（ａ），（ｂ）に示す例では、各段で配列間隔の異なる４段の土手部２２ｂ１〜２２ｂ４にそれぞれ挟まれて形成されるゲート２５ａ１〜２５ａ４が、血流方向への段毎に徐々に狭くなる幅をそれぞれ有している。このようなゲート２５ａ１〜２５ａ４を用いた場合には、より上流で多くの血球を滞留させている方が硬い血球を多く有する血液として評価することができる。なお、図２０（ａ）は、柔らかい血球を多く含む血液が流された状態を示す図であり、図２０（ｂ）は、硬い血球を多く含む血液が流された状態を示す図である。
【０１２５】
［第４の変形例］
続いて、上記実施の形態に係る血球変形能計測装置１Ｅの第４の変形例としての血球変形能計測装置１Ｂについて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
血球変形能計測装置１Ｂは、図１に示すように、上記実施の形態におけるフィルタ２Ｅに代えてフィルタ２Ｂを備えており、フィルタ２Ｂは、図２に示すように、流路部２５Ｅに代えて流路部２５Ｂを備えている。
【０１２７】
流路部２５Ｂは、図２１に示すように、一定個数毎に配列間隔が変わる複数の土手部２２ｂＢ，…に挟まれて形成される複数のゲート２５ａＢを有している。この複数のゲート２５ａＢは、血球径より狭い幅に形成されるとともに幅毎に複数の組を形成しており、本第４の変形例においては、３個で組を構成して土手部２２ｂＢの配列方向に徐々に変化している。
【０１２８】
以上の構成を具備する血球変形能計測装置１Ｂは、上記第３の変形例における血球変形能計測装置１Ｆと同様の動作によって、血球の変形能を算出することができる。但し、最大閉塞幅Ｌを検出するとき（ステップＴ７）には、図２２に示すように、ゲート２５ａＢの閉塞割合Ｃをゲート２５ａＢの幅別に求め、当該閉塞割合Ｃが最大となるゲート２５ａＢの幅を最大閉塞幅Ｌとして検出するのが好ましい。
【０１２９】
また、図２３に示すように、ゲート２５ａＢの閉塞個数をゲート２５ａＢの幅別に求め、当該閉塞個数で平均を取ったゲート２５ａＢの幅、又は当該閉塞個数が最大となるゲート２５ａＢの幅を最大閉塞幅Ｌとして検出してもよい。なお図２２、図２３においてはゲート２５ａＢを流す血液に含まれる血球の大きさは均一ではなく分布ばらつきを持っているために、中間のゲート幅で分布のピークを生じている。
【０１３０】
以上のように、血球変形能計測装置１Ｂによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するのは勿論のこと、幅毎に複数の組を形成しているゲート２５ａＢを有し、当該ゲート２５ａＢの幅別の閉塞割合Ｃが最大となるゲート２５ａＢの幅として求めた最大閉塞幅Ｌから血球の変形能を算出できるので、より多くのゲート２５ａＢを用いて変形能が算出され、より安定した算出結果が得られる。
【０１３１】
［第５の変形例］
続いて、上記実施の形態に係る血球変形能計測装置１Ｅの第５の変形例としての血球変形能計測装置１Ｃについて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３２】
血球変形能計測装置１Ｃは、図１に示すように、上記実施の形態におけるフィルタ２Ｅに代えてフィルタ２Ｃを備えており、フィルタ２Ｃは、図２に示すように、流路部２５Ｅに代えて流路部２５Ｃを備えている。
【０１３３】
流路部２５Ｃは、図２４に示すように、血流方向（図中のＹ方向）に先太りする複数の土手部２２ｂＣ，…に挟まれて形成される複数のゲート２５ａＣを有している。この複数のゲート２５ａＣの幅は、血流方向に徐々に狭くなるとともに血球径よりも狭く形成されている。
【０１３４】
以上の構成を具備する血球変形能計測装置１Ｃは、上記第３の変形例における血球変形能計測装置１Ｆと同様の動作によって、血球の変形能を算出することができる。但し、最大閉塞幅Ｌを検出するとき（ステップＴ７）には、血球滞留部で閉塞されたゲート２５ａＣにおいて、当該血球滞留部が滞留している位置での当該ゲート２５ａＣの幅を最大閉塞幅Ｌとして検出する。
【０１３５】
以上のように、血球変形能計測装置１Ｃによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するのは勿論のこと、血流方向に狭くなる幅に形成されたゲート２５ａＣ内の血流画像がディスプレイ８に表示されるので、血球滞留部で閉塞されているゲート２５ａＣの幅が視覚的に捉え易い。
【０１３６】
なお、本実施の形態及びその変形例においては、赤血球Ｒ及び／又は白血球Ｗの変形能が算出されるものとして記載したが、白血球Ｗのうち顆粒球、リンパ球及び単球を更に判別し、これらの各変形能が算出されるようにしてもよい。このようにすれば、より詳細の血液診断を行うことができる。顆粒球、リンパ球及び単球の判別は、例えば特開２００１−１７４４５６号公報に記載の公知の方法を用いればよい。
【０１３７】
また、その他の点についても、本発明は上記実施の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。
【符号の説明】
【０１３８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｆ  血球変形能計測装置
３  ＴＶカメラ（撮影手段）
７、７Ａ、７Ｅ  パソコン（血流画像表示手段）
８  ディスプレイ（表示画面）
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｅ、２５Ｆ  流路部
２５ａ  ゲート
２５ｂ  上流テラス
７０、７０Ａ  演算処理部（速度算出手段、体積算出手段、変形能算出手段）
７０Ｅ  演算処理部（速度算出手段、体積算出手段、変形能算出手段、閉塞状態算出手段、閉塞割合算出手段、閉塞幅検出手段）
Ｓ  血球の速度
Ｔ  通過時間
Ｖ  血球の体積
Ｃ  閉塞割合
Ｌ  最大閉塞幅
【図１】
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【図２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１８】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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2010047191.tif 000028