(57)【要約】【課題】血液の電気的特性の経時変化から、該血液の状態変化を自動的に分析可能な技術を提供すること。【解決手段】任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定部と、前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置を提供する。本技術によれば、これまでユーザーが行っていた経時変化データからの特徴の抽出および該特徴に基づく血液状態の評価が、装置内で自動的に行われるため、より正確で迅速な分析が可能である。【選択図】図１
2019032340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、
前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定部と、
前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置。
【請求項２】
前記抽出方法は、線形近似法、線形投影法、下記数式（９）及び下記数式（１０）を用いた数学的定義、及び境界検出アルゴリズムから選ばれる１以上の抽出方法である、請求項１記載の血液状態解析装置。
［数９］
2019032340.tif 000016
［数１０］
2019032340.tif 000017
【請求項３】
前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備える請求項１又は２に記載の血液状態解析装置。
【請求項４】
前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
【請求項５】
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
【請求項６】
前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
【請求項７】
前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の血液状態解析装置。
【請求項８】
前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備える請求項５記載の血液状態解析装置。
【請求項９】
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える電気的特性測定装置と、
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定部と、前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置と、
を有する血液状態解析システム。
【請求項１０】
前記電気的特性測定装置での測定結果及び／又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備える請求項９記載の血液状態解析システム。
【請求項１１】
前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び／又は前記血液状態解析装置と接続されている請求項１０記載の血液状態解析システム。
【請求項１２】
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出機能と、
前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定機能と、
前記抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、血液状態解析装置に関する。より詳しくは、血液の電気的特性の経時変化から、該血液の状態変化を自動的に分析可能な血液状態解析装置、血液状態解析システム、および血液状態解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、血液試料の電気的特性を測定し、その測定結果から血液の状態を判定する技術が用いられている。例えば、特許文献１には、血液の誘電率から血液凝固に関する情報を取得する技術が開示されており、「一対の電極と、上記一対の電極に対して交番電圧を所定の時間間隔で印加する印加手段と、上記一対の電極間に配される血液の誘電率を測定する測定手段と、血液に働いている抗凝固剤作用が解かれた以後から上記時間間隔で測定される血液の誘電率を用いて、血液凝固系の働きの程度を解析する解析手段と、を有する血液凝固系解析装置」が記載されている。
【０００３】
これまで、血液凝固の状態を分析するには、粘弾性などの力学的な指標が用いられていた。しかし、前記特許文献１のように、血液の誘電率などの電気的特性を測定することで、粘度の変化のように力学的な変化が生じる前段階において、早期に血液凝固の診断ができる。そのため、血栓症などのリスクを有する患者などに対し、より早期により適切な治療方法や投薬方法を選択することが可能である。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、１又は複数の血球細胞を含む懸濁液の複素誘電率スペクトルを測定する測定部と、該測定部で測定された複素誘電率スペクトルに基づいて、前記懸濁液の誘電変数及び／又は電気的物性値を算出し、その値から薬剤投与に伴う血球細胞の状態変化を検出する検出部と、を有することにより、薬剤の効果や副作用を短時間で評価することができる血球細胞分析装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８１４００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１２４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、血液試料の電気的特性を測定し、その測定結果から血液の状態を判定する装置などの開発が、近年、進められている。これらの装置が実現化されれば、実際に医療現場においても、迅速に正確な診断を行うことができるため、非常に期待されている。
【０００７】
しかし、これまで開発されている装置は、血液試料の電気的特性の測定値から、ユーザーがその特徴を抽出し、ユーザーが設定した基準値などと比較することにより、血液の状態の判定が行われていた。そのため、ユーザーの技量や経験値に非常に左右されることが多く、また、判定までに多くの時間を有する場合があった。
【０００８】
そこで、本技術では、血液の電気的特性の経時変化から、該血液の状態変化を自動的に分析可能な技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本技術では、まず、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、
前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定部と、
前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置を提供する。
本技術に係る血液状態解析装置では、前記経時変化データからの特徴の抽出および該特徴に基づく血液状態の評価を、装置内で自動的に行うことを特徴とする。
本技術に係る血液状態解析装置では、前記抽出方法として、線形近似法、線形投影法、後述する数式（９）及び後述する数式（１０）を用いた数学的定義、及び境界検出アルゴリズムから選択することができる。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備えることも可能である。
また、本技術に係る血液状態解析装置には、前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備えることも可能である。
更に、本技術に係る血液状態解析装置には、前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備えることも可能である。
加えて、本技術に係る血液状態解析装置には、前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備えることも可能である。
【００１０】
本技術では、次に、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える電気的特性測定装置と、
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定部と、前記抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置と、
を有する血液状態解析システムを提供する。
本技術に係る血液状態解析システムには、前記電気的特性測定装置での測定結果及び／又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備えることも可能である。
この場合、前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び／又は前記血液状態解析装置と接続することもできる。
【００１１】
本技術では、更に、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出工程と、
前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定工程と、
前記抽出工程において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価工程と、
を行う血液状態解析方法を提供する。
【００１２】
本技術では、加えて、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出機能と、
前記電気的特性の経時変化データに基づいて前記抽出部における複数の抽出方法から１つ以上を設定する抽出基準設定機能と、
前記抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本技術によれば、これまでユーザーが行っていた経時変化データからの特徴の抽出および該特徴に基づく血液状態の評価が、装置内で自動的に行われるため、より正確で迅速な分析が可能である。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術に係る血液状態解析装置１の概念を模式的に示す模式概念図である。
【図２】血液の誘電率を経時的に測定した際のノイズ量の多いデータ（Noisy）と標準的なデータ（Normal）の例を示す図面代用グラフである。
【図３】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、移動平均法、Savitsky-Golay近似及びスプライン近似を用いてノイズ除去を行った例を示す図面代用グラフである。
【図４】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、数式（４）を用いてノイズ除去を行った例及びフーリエ変換を用いてノイズ除去を行った例を示す図面代用グラフである。
【図５】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態１の線形近似法を用いた例を示す図面代用グラフである。
【図６】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態１の線形近似を行い、得られた線分から血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図７】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態２の線形投影を行って特徴を抽出し、得られた特徴から血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図８】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態３の方法を用いて血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図９】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態３の方法を用いて血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図１０】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態４の方法を用いて血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図１１】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態４の方法を用いて血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図１２】血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、実施形態５の方法を用いて血液状態を評価した例を示す図面代用グラフである。
【図１３】本技術に係る血液状態解析システム１０の概念を模式的に示す模式概念図である。
【図１４】本技術に係る血液状態解析方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．血液状態解析装置１
（１）信頼性評価部６
（２）ノイズ除去部５
（３）抽出部２、血液状態評価部３
（４）抽出基準設定部４
（５）測定部７
（６）記憶部８
（７）血液試料
２．血液状態解析システム１０
（１）電気的特性測定装置１０１
（２）血液状態解析装置１
（３）サーバー１０２
（４）表示部１０３
（５）ユーザーインターフェース１０４
３．血液状態解析方法
（１）抽出工程Ｉ
（２）血液状態評価工程II
（３）抽出基準設定工程III
（４）ノイズ除去工程IV
（５）信頼性評価工程Ｖ
（６）測定工程VI
（７）記憶工程VII
４．血液状態解析プログラム
【００１６】
１．血液状態解析装置１
図１は、本技術に係る血液状態解析装置１の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る血液状態解析装置１は、大別して、抽出部２と、血液状態評価部３と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、抽出基準設定部４、ノイズ除去部５、信頼性評価部６、測定部７、記憶部８などを備えることもできる。以下、各部について詳細に説明する。なお、以下では、解析の手順に沿って説明する。
【００１７】
（１）信頼性評価部６
信頼性評価部６では、電気的特性の経時変化データの信頼性が評価される。本技術に係る血液状態解析装置１において、この信頼性評価部６は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
【００１８】
本技術に係る血液状態解析装置１において、信頼性評価部６で行う具体的な信頼性評価方法は、本技術の効果を損なわない限り、公知の方法を１種または２種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）を求めることで、電気的特性の経時変化データの信頼性を評価することができる。
【００１９】
本技術において、ＳＮＲの算出方法も特に限定されず、公知の方法を１種または２種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、以下のように算出することができる。
【００２０】
（ａ）ノイズ量（Ｎ）の算出
ノイズ量（Ｎ）は、例えば、以下の（ｉ）〜（ｖ）の方法を、１種または２種以上自由に組み合わせて算出することができる。この中でも本技術においては、下記（ｉ）の方法を用いて算出することが好ましい。
（ｉ）以下の数式（１）に示すように、二つの隣接するデータの振幅値の差の絶対値の合計を、ノイズ量（Ｎ）とする。
【数１】
2019032340.tif 000003
（ｉｉ）全振幅のフラクションよりも隣接する振幅値の差が大きい値の割合を、ノイズ量（Ｎ）とする。
（ｉｉｉ）隣接する振幅値の差が±する割合を、ノイズ量（Ｎ）とする。
（ｉｖ）隣接する振幅値の差の平均を、ノイズ量（Ｎ）とする。
（ｖ）滑らかな曲線に対する各ポイントの差の合計または平均値をノイズ量（Ｎ）とする。
【００２１】
（ｂ）シグナル量（Ｓ）の算出
シグナル量（Ｓ）は、例えば、以下の（ｉ）〜（ｖ）の方法を、１種または２種以上自由に組み合わせて算出することができる。この中でも本技術においては、下記（ｉ）の方法を用いて算出することが好ましい。
（ｉ）以下の数式（２）に示すように、全振幅値の変化を、シグナル量（Ｓ）とする。
【数２】
2019032340.tif 000004
（ｉｉ）全振幅のフラクションよりも隣接する振幅値の差が小さい値の割合を、シグナル量（Ｓ）とする。この方法は、前記ノイズ量の算出方法（ｉｉ）と組み合わせて用いる。
（ｉｉｉ）隣接する振幅値の差が±しない割合を、シグナル量（Ｓ）とする。この方法は、前記ノイズ量の算出方法（ｉｉｉ）と組み合わせて用いる。
（ｉｖ）振幅の最大値をシグナル量（Ｓ）とする。
（ｖ）振幅の平均値をシグナル量（Ｓ）とする。
【００２２】
（ｃ）ＳＮＲの算出
前記で算出したノイズ量（Ｎ）およびシグナル量（Ｓ）について、以下の数式（３）を用いてＳＮＲを算出する。
【数３】
2019032340.tif 000005
【００２３】
前記のノイズ量（Ｎ）の算出方法（ｉ）〜（ｖ）およびシグナル量（Ｓ）の算出方法（ｉ）〜（ｖ）は、目的に応じて自由に組み合わせることができる。例えば、図２に例示する血液の誘電率を経時的に測定した際のノイズ量の多いデータ（Noisy）と標準的なデータ（Normal）について、下記の表１の組み合わせを用いてＳＮＲを算出すると、下記の表２のようになる。
【００２４】
【表１】
2019032340.tif 000006
【００２５】
【表２】
2019032340.tif 000007
【００２６】
（２）ノイズ除去部５
ノイズ除去部５では、電気的特性の経時変化データのノイズが除去される。本技術に係る血液状態解析装置１において、このノイズ除去部５は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
【００２７】
本技術に係る血液状態解析装置１において、ノイズ除去部５で行う具体的なノイズ除去方法は、本技術の効果を損なわない限り、公知の方法を１種または２種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、以下の（ａ）および（ｂ）に示す方法を挙げることができる。
【００２８】
（ａ）局部的平滑化
例えば、移動平均法、Savitsky-Golay近似、スプライン近似、またはこれらを組み合わせた方法を用いて、データの平滑化を行うことができる。これらの方法を用いれば、シグナル値への影響を防ぎつつ、ノイズを除去することが可能である。各方法を用いてノイズ除去を行った例を図３に示す。
【００２９】
（ｂ）モデルフィッティング
図４は、下記の数式（４）を用いてノイズ除去を行った例及びフーリエ変換を用いてノイズ除去を行った例を示す図面代用グラフである。なお、数式（４）以外の類似する関数や各変換と類似する変換方法を用いて同様のノイズ除去を行うことも可能である。また、これらの方法を組み合わせてノイズ除去を行うことも可能である。なお、図４は、ｎ，ｍ＝５とした場合のグラフである。
【数４】
2019032340.tif 000008
ｓ：フィッティング係数
ｎ，ｍ：整数
【００３０】
（３）抽出部２、血液状態評価部３
抽出部２では、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴が抽出される。また、血液状態評価部３では、抽出部２において抽出された特徴から、血液の状態変化が評価される。
【００３１】
電気的特性の経時変化データは、外部の電気的特性測定装置、又は本技術に係る血液状態解析装置１に後述する測定部７が備えられている場合には、該測定部７において測定された生のデータをそのまま用いることができる。あるいは、本技術に係る血液状態解析装置１に前述したノイズ除去部５を備える場合には、外部の電気的特性測定装置又は測定部７で測定された生データからノイズを除去したデータを用いることもできる。更には、外部のノイズ除去機能を有する装置を用いて、外部の電気的特性測定装置又は測定部７で測定された生データからノイズを除去したデータを用いることもできる。
【００３２】
本技術に係る血液状態解析装置１で解析することが可能な血液の電気的特性としては、例えば、誘電率、インピーダンス、アドミッタンス、キャパシタンス、コンダクタンス、導電率、位相角及びこれらを電気量変換することにより得られる量などを挙げることができる。
【００３３】
また、本技術に係る血液状態解析装置１で解析することが可能な血液の状態としては、状態変化により血液の電気的特性の時間的変化が見られる現象であれば、特に限定されず、様々な状態変化を解析及び評価することができる。例えば、血液の凝固（凝血）、フィブリン形成、フィブリン塊形成、血餅形成、血小板凝集、赤血球の連銭形成、血液の凝集、赤血球の沈降（赤沈）、血餅収縮、線溶などの溶血、フィブリノリジスなどを挙げることができる。
【００３４】
本技術に係る血液状態解析装置１の抽出部２及び血液状態評価部３において、血液の電気的特性の経時変化データの特徴の抽出方法及び血液状態評価方法は特に限定されず、１または２以上の数学的手法を用いることができる。以下、抽出方法及び血液状態評価について、具体例を挙げて説明する。なお、以下に示す実施形態１〜５は、本技術で用いることができる代表的な抽出方法及び血液状態評価方法の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
【００３５】
（ａ）実施形態１
実施形態１は、血液の電気的特性の経時変化データを、線形近似法を用いて線形近似し、得られた線分から特徴を抽出し、抽出された特徴点から血液状態を評価する例である。
【００３６】
ａ．まず、電気的特性の経時変化データについて、各近似データからの距離が統計的にデータノイズよりもより小さくなるように線形近似により近似する。具体的には、以下のように行う。
【００３７】
（ｉ）時間ｔ０から、４つ以上のデータＡ（ｔ）の近似直線を作成する。より具体的には、下記に示す数式（５）が最小となるようなａ，ｂを算出する（最小二乗法の使用）。
【数５】
2019032340.tif 000009
【００３８】
（ｉｉ）近似データと生データの誤差値がノイズデータよりも小さい場合、近似直線を作成することができる。用いる関数は特に限定されないが、例えば、下記数式（６）に当てはまる場合、下記数式（７）を用いることができる。
【数６】
2019032340.tif 000010
【数７】
2019032340.tif 000011
【００３９】
（ｉｉｉ）前記数式（６）に当てはまらない場合、再度、（ｉ）のステップに戻って、以下の数式（８）のように時間ｔ０を設定する。
【数８】
2019032340.tif 000012
【００４０】
（ｉｖ）血液の誘電率を経時的に測定したデータについて、前記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の処理を行った例を図５に示す。なお、線形近似の方法は、前述した方法に限らず、公知の方法を自由に選択して用いることができる。他の線形近似の例としては、線分の極小値を維持した状態で、近似直線と元データとの誤差を最小化することも可能である。
【００４１】
ｂ．次に、得られた線分の中から、下記の方法で特定の線分を選択する。
（ｉ）最大傾きのいくつかの線を選定する。前記「いくつかの線」を特定する方法としては、例えば、全体の変動範囲の少なくとも７割がカバーされるように、いくつかの線分を選定する方法が挙げられる。図６に示す例では、原点が１より小さく、かつ、傾きは一番大きい傾きの半分以上の傾きの条件に該当する線分のみを選択した。
【００４２】
（ｉｉ）同様に、最小の傾きのいくつかの線を選定する。即ち、絶対値の傾きが「一番平らな線」を選定する。図６では、前記で選択された線分に該当する時間より長い時間のみに該当する線分、かつ、原点が前記で選定された線分の原点とその原点の倍の間にある線分を選択した。
【００４３】
（ｉｉｉ）上記最大傾きで選定された線分に該当する時間より、短い時間に該当する線分を選定する。
【００４４】
（ｉｖ）それぞれの選定された線分のグループで傾きの平均をとって、新たな線形近似を作成する。
【００４５】
（ｖ）前記（ｉ）〜（ｉｖ）の処理を行った線分から、血液状態を評価することができる。具体的には、図６中、交点ａは血液の凝固の開始を、交点ｂは血液の凝固の終了を、線分ｃが血液の最大凝固速度を示す。
【００４６】
（ｂ）実施形態２
実施形態２は、血液の電気的特性の経時変化データの始点と終点から線形投影を行って特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。具体的には、以下の４つのステップを行う方法である。以下、具体的な方法について、図７を用いて説明する。
【００４７】
ａ．まず、最小値と最大値の平均振幅Ｍを得る。
【００４８】
ｂ．次に、点（１，Ｍ）から、各データを結んで線分を得る。この際、最大傾きの線分は、血液の凝固の終了（図７中符号ｂ参照）に相当すると評価することができる。なお、ノイズの影響を抑えるために、最大傾きのみで評価するのではなく、最大傾きの線分と近隣の線分の傾きは、ほぼ一致しているため、より複雑に、他の線分なども考慮して、血液状態を評価することも可能である。
【００４９】
ｃ．同様に、点（Ｔ，Ｍ）から、ｔ＜Ｔのデータを結んで線分を得る。この際、最大傾きの線分は、血液の凝固の開始（図７中符号ａ参照）に相当すると評価することができる。
【００５０】
ｄ．そして、前記で得た凝固終了と凝固開始との２点間の傾きが、血液の最大凝固速度（図７中符号ｃ参照）に相当すると評価することができる。
【００５１】
（ｃ）実施形態３
実施形態３は、特徴を数学的に定義し、血液の電気的特性の経時変化データのフィッティング結果から特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。例えば、下記数式（９）及び該数式（９）の微分関数である下記数式（１０）を用いて、最大値及び最小値を抽出することができる。
【数９】
2019032340.tif 000013
【数１０】
2019032340.tif 000014
【００５２】
また、同様に、前記数式（９）の二次微分関数を用いて、最も変分の大きい位置を求めることができる。
【００５３】
このようにして、血液の凝固の開始時間（図８中符号ａ参照）、血液の凝固の終了時間（図８中符号ｂ参照）、血液の最大凝固速度（図８中符号ｃ参照）を得ることができる。
【００５４】
実際には、高次の有理関数を使用した近似は、近似精度の観点において、良い結果を得ることができる。しかし、異なる関数を使用した数学的なモデル化においては、図９に示すように、異なる評価結果を導く場合もある。
【００５５】
（ｄ）実施形態４
実施形態４は、血液の電気的特性の経時変化データについて、境界検出アルゴリズムを用いて特徴を抽出し、抽出された特徴から血液状態を評価する例である。境界検出アルゴリズムとしては、例えば、画像処理などを用いることができるが、これに限定されず、公知の境界検出アルゴリズムを用いることができる。
【００５６】
この実施形態４の方法を用いれば、ノイズを有していても、生データやこれの一次導関数について、特徴を抽出することができる。生データおよび一次導関数について、実施形態４の方法で特徴を抽出した例を図１０に、平滑化後のデータについて、実施形態４の方法で特徴を抽出した例を図１１に示す。
【００５７】
（ｅ）実施形態５
ａ．まず、図１２に示すように、最初の値と最後の値を直線で結ぶ。
ｂ．次に、各時間において、前記の直線とオリジナルデータとの差を求める。
ｃ．求めた差が最大となる時間が血液の凝固の終了時間、最小となる時間が血液の凝固の開始時間であると評価することができる。
なお、実施形態５では、この方法に限定されず、類似する公知の方法を用いることも可能である。
【００５８】
以上説明した実施形態１〜５の抽出方法及び血液状態評価方法では、血液の電気的特性について全時間における経時変化データを用いているが、本技術では、初期の時間のみフィッティングを行ったり、任意の閾値を超える時間までのデータや、一次関数の最初の変移点後の傾きや位置などから、特徴的時間を予測することも可能である。
【００５９】
（４）抽出基準設定部４
抽出基準設定部４では、抽出部２における抽出基準が設定される。本技術に係る血液状態解析装置１において、この抽出基準設定部４は必須ではないが、解析精度をより向上させるためには備えることが好ましい。
【００６０】
抽出基準設定部４では、例えば、前述した抽出方法の実施形態１〜５のいずれの抽出方法を用いるかを設定したり、各抽出方法における詳細な基準を設定したりすることができる。
【００６１】
（５）測定部７
測定部７は、任意の周波数における血液の電気的特性が経時的に測定される。本技術に係る血液状態解析装置１において、この測定部７は必須ではなく、外部の電気的特性測定装置を用いて測定したデータを用いることも可能である。
【００６２】
測定部７には、一又は複数の血液試料保持部を備えることができる。血液状態解析装置１において、この血液試料保持部は必須ではなく、例えば、公知のカートリッジタイプの測定用容器などを設置可能な形態に、測定部７を設計することもできる。
【００６３】
測定部７に血液試料保持部を備える場合、該血液試料保持部の形態は、測定対象の血液試料を測定部７内に保持することができれば特に限定されず、自由な形態に設計することができる。例えば、基板上に設けた一又は複数のセルを血液試料保持部として機能させたり、一又は複数の容器を血液試料保持部として機能させたりすることができる。
【００６４】
一又は複数の容器を血液試料保持部として用いる場合、その形態も特に限定されず、測定対象の血液試料を保持可能であれば、円筒体、断面が多角（三角、四角或いはそれ以上）の多角筒体、円錐体、断面が多角（三角、四角或いはそれ以上）の多角錐体、或いはこれらを１種または２種以上組み合わせた形態など、血液試料の状態や測定方法などに応じて自由に設計することができる。
【００６５】
また、容器を構成する素材についても特に限定されず、測定対象の血液試料の状態や測定目的などに影響のない範囲で、自由に選択することができる。本技術では特に、加工成形のし易さなどの観点から、樹脂を用いて容器を構成することが好ましい。本技術において、用いることができる樹脂の種類も特に限定されず、血液試料の保持に適用可能な樹脂を、１種または２種以上自由に選択して用いることができる。例えば、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、アクリル、ポリサルホン、ポリテトラフルオロエチレンなどの疎水性かつ絶縁性のポリマーやコポリマー、ブレンドポリマーなどが挙げられる。本技術では、この中でも特に、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、およびポリサルホンから選ばれる一種以上の樹脂で血液試料保持部を形成することが好ましい。これらの樹脂は、血液に対して低凝固活性であるという性質を有するからである。
【００６６】
血液試料保持部は、血液試料を保持した状態で密封可能な構成であることが好ましい。ただし、血液試料の電気的特性を測定するのに要する時間停滞可能であって、測定に影響がなければ、気密な構成でなくてもよいものとする。
【００６７】
血液試料保持部への血液試料の具体的な導入および密閉方法は特に限定されず、血液試料保持部の形態に応じて自由な方法で導入することができる。例えば、図示しないが、血液試料保持部に蓋部を設け、ピペットなどを用いて血液試料を導入した後に蓋部を閉じて密閉する方法や、血液試料保持部の外表面から注射針を穿入し、血液試料を注入した後、注射針の貫通部分を、グリスなどで塞ぐことで、密閉する方法などが挙げられる。
【００６８】
測定部７には、一又は複数の印加部を備えることができる。血液状態解析装置１において、この印加部は必須ではなく、例えば、血液試料保持部に外部から電極を挿入できるように設計することで、外部の印加装置を用いることも可能である。
【００６９】
印加部は、測定を開始すべき命令を受けた時点または血液状態解析装置１の電源が投入された時点を開始時点として、設定される測定間隔ごとに、血液試料に対して、所定の電圧を印加する。
【００７０】
印加部の一部として用いる電極の数や電極を構成する素材は、本技術の効果を損なわない限り特に限定されず、自由な数の電極を自由な素材を用いて構成することができる。例えば、チタン、アルミニウム、ステンレス、白金、金、銅、黒鉛などが挙げられる。本技術では、この中でも特に、チタンを含む電気伝導性素材で電極を形成することが好ましい。チタンは、血液に対して低凝固活性であるという性質を有するためである。
【００７１】
測定部７では、複数の測定を行うことも可能である。複数の測定を行う方法としては、例えば、測定部７を複数備えることにより複数の測定を同時に行う方法、一つの測定部７を走査させることにより複数の測定を行う方法、血液試料保持部を移動させることにより複数の測定を行う方法、測定部７を複数備え、スイッチングにより実際に測定を行う測定部７を一または複数選択する方法などを挙げることができる。
【００７２】
測定部７において、電気的測定を行う周波数帯域は、測定する血液の状態、測定目的などに応じて、適宜選択することができる。例えば、測定する血液の電気的特性がインピーダンスである場合、血液の状態変化に応じて、下記の表３に示す周波数帯域において変化がみられる。
【００７３】
【表３】
2019032340.tif 000015
【００７４】
例えば、血液の凝固（凝血）を予測または検知を目的とする場合、周波数１ｋＨｚ〜５０ＭＨｚにおいてインピーダンスを測定することが好ましく、周波数３ＭＨｚ〜１５ＭＨｚにおいてインピーダンスを測定することがより好ましい。このように、血液の状態や測定目的に応じて、予め、パラメータを設定しておくことで、前記表３に示すような好ましい周波数帯域を自動的に選択可能とすることができる。
【００７５】
（６）記憶部８
本技術に係る血液状態解析装置１には、抽出部２での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部８１、血液状態評価部３での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部８２、測定部７での測定結果を記憶する測定結果記憶部８３を備えることができる。本技術に係る血液状態解析装置１において、これらの記憶部８は必須ではなく、外部の記憶装置を接続して、各結果を記憶することも可能である。
【００７６】
本技術に係る血液状態解析装置１において、抽出結果記憶部８１、血液状態評価記憶部８２、及び測定結果記憶部８３は、それぞれ別々に設けても良いし、一つの記憶部８が、抽出結果記憶部８１、血液状態評価記憶部８２、及び測定結果記憶部８３として機能するように設計することも可能である。
【００７７】
（７）血液試料
本技術に係る血液状態解析装置１において、測定対象とすることが可能な血液試料は、血液を含有する試料であれば特に限定されず、自由に選択することができる。血液試料の具体例としては、全血、血漿、またはこれらの希釈液および／または薬剤添加物などの血液成分を含有する試料などを挙げることができる。
【００７８】
２．血液状態解析システム１０
図１３は、本技術に係る血液状態解析システム１０の概念を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る血液状態解析システム１０は、大別して、電気的特性測定装置１０１と、血液状態解析装置１と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、サーバー１０２、表示部１０３、ユーザーインターフェース１０４などを備えることもできる。以下、各部について詳細に説明する。
【００７９】
（１）電気的特性測定装置１０１
電気的特性測定装置１０１は、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部７を備える。測定部７の詳細は、前述した血液状態解析装置１における測定部７と同一である。
【００８０】
（２）血液状態解析装置１
血液状態解析装置１は、大別して、抽出部２と、血液状態評価部３と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、抽出基準設定部４、ノイズ除去部５、信頼性評価部６などを備えることもできる。なお、血液状態解析装置１に備える各部は、前述した血液状態解析装置１の詳細と同一である。
【００８１】
（３）サーバー１０２
サーバー１０２には、電気的特性測定装置１０１での測定結果及び／又は血液状態解析装置１での解析結果を記憶する情報記憶部８を備える。情報記憶部８の詳細は、前述した血液状態解析装置１における記憶部８と同一である。
【００８２】
（４）表示部１０３
表示部１０３では、測定部７において測定された電気的特性の経時変化データ、該データからノイズ除去したデータ、抽出部２により特徴が抽出されたデータ、血液状態評価部３による血液状態評価結果などが表示される。表示部１０３は、表示するデータや結果毎に、複数設けることも可能であるが、一つの表示部１０３に、全てのデータや結果を表示することも可能である。
【００８３】
（５）ユーザーインターフェース１０４
ユーザーインターフェース１０４は、ユーザーが操作するための部位である。ユーザーは、ユーザーインターフェース１０４を通じて、本技術に係る血液状態解析システム１０の各部にアクセスすることができる。
【００８４】
以上説明した本技術に係る血液状態解析システム１０では、電気的特性測定装置１０１、血液状態解析装置１、サーバー１０２、表示部１０３及びユーザーインターフェース１０４がそれぞれネットワークを介して接続されていてもよい。
【００８５】
３．血液状態解析方法
図１４は、本技術に係る血液状態解析方法のフローチャートである。本技術に係る血液状態解析方法では、抽出工程Ｉ及び血液状態評価工程IIを行う。また、必要に応じて、抽出基準設定工程III、ノイズ除去工程IV、信頼性評価工程Ｖ、測定工程VI、記憶工程VIIなどを行うこともできる。以下、各工程について詳細に説明する。
【００８６】
（１）抽出工程Ｉ
抽出工程Ｉでは、任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する。抽出工程Ｉで行う抽出方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１の抽出部２で実行される抽出方法と同一である。
【００８７】
（２）血液状態評価工程II
血液状態評価工程IIでは、抽出工程Ｉにおいて抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する。血液状態評価工程IIで行う評価方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１の血液状態評価部３で実行される評価方法と同一である。
【００８８】
（３）抽出基準設定工程III
抽出基準設定工程IIIでは、抽出工程Ｉにおける抽出基準を設定する。本技術に係る血液状態解析方法において、この抽出基準設定工程IIIは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。抽出基準設定工程IIIで行う設定方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１の抽出基準設定部４で実行される設定方法と同一である。
【００８９】
（４）ノイズ除去工程IV
ノイズ除去工程IVでは、電気的特性の経時変化データのノイズを除去する。本技術に係る血液状態解析方法において、このノイズ除去工程IVは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。ノイズ除去工程IVで行うノイズ除去方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１のノイズ除去部５で実行されるノイズ除去方法と同一である。
【００９０】
（５）信頼性評価工程Ｖ
信頼性評価工程Ｖでは、電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する。本技術に係る血液状態解析方法において、この信頼性評価工程Ｖは必須の工程ではないが、解析精度をより向上させるためには行うことが好ましい。信頼性評価工程Ｖで行う信頼性評価方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１の信頼性評価部６で実行される信頼性評価方法と同一である。
【００９１】
（６）測定工程VI
測定工程VIでは、任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する。本技術に係る血液状態解析方法において、この測定工程VIは必須の工程ではなく、予め測定されたデータを用いて解析を行うことも可能である。測定工程VIで行う測定方法の詳細は、前述した血液状態解析装置１の測定部７で実行される測定方法と同一である。
【００９２】
（７）記憶工程VII
本技術に係る血液状態解析方法では、抽出工程Ｉで抽出した抽出結果を記憶する抽出結果記憶工程、血液状態評価工程IIで評価した評価結果を記憶する血液状態評価記憶工程、測定工程VIで測定した測定結果を記憶する測定結果記憶工程などの記憶工程VIIを行うことができる。本技術に係る血液状態解析方法において、これらの記憶工程VIIは必須ではないが、再解析等を行い易くするためには行うことが好ましい。
【００９３】
４．血液状態解析プログラム
本技術に係る血液状態解析プログラムは、抽出機能と、血液状態評価機能と、をコンピューターに実現させるためのプログラムである。また、必要に応じて、抽出基準設定機能、ノイズ除去機能、信頼性評価機能などをコンピューターに実現させることも可能である。
【００９４】
言い換えると、本技術に係る血液状態解析プログラムは、前述した本技術に係る血液状態解析方法をコンピューターに実現させるためのプログラムである。よって、各機能の詳細は、前述した血液状態解析方法の各工程と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
【００９５】
なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、
該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、
を備える血液状態解析装置。
（２）
前記抽出部における抽出基準を設定する抽出基準設定部を備える（１）記載の血液状態解析装置。
（３）
前記電気的特性の経時変化データのノイズを除去するノイズ除去部を備える（１）または（２）に記載の血液状態解析装置。
（４）
前記電気的特性の経時変化データの信頼性を評価する信頼性評価部を（１）から（３）のいずれかに記載の血液状態解析装置。
（５）
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える（１）から（４）のいずれかに記載の血液状態解析装置。
（６）
前記抽出部での抽出結果を記憶する抽出結果記憶部を備える（１）から（５）のいずれかに記載の血液状態解析装置。
（７）
前記血液状態評価部での評価結果を記憶する血液状態評価記憶部を備える（１）から（６）のいずれかに記載の血液状態解析装置。
（８）
前記測定部での測定結果を記憶する測定結果記憶部を備える（５）記載の血液状態解析装置。
（９）
任意の周波数における血液の電気的特性を経時的に測定する測定部を備える電気的特性測定装置と、
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出部と、該抽出部において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価部と、を備える血液状態解析装置と、
を有する血液状態解析システム。
（１０）
前記電気的特性測定装置での測定結果及び／又は前記血液状態解析装置での解析結果を記憶する情報記憶部を備えるサーバーを備える（９）記載の血液状態解析システム。
（１１）
前記サーバーは、ネットワークを介して、前記電気的特性測定装置及び／又は前記血液状態解析装置と接続されている（１０）記載の血液状態解析システム。
（１２）
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出工程と、
該抽出工程において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価工程と、
を行う血液状態解析方法。
（１３）
任意の周波数における血液の電気的特性の経時変化データを用いて、該データの特徴を抽出する抽出機能と、
該抽出機能において抽出された特徴から、血液の状態変化を評価する血液状態評価機能と、
をコンピューターに実現させるための血液状態解析プログラム。
【００９６】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１：血液状態解析装置、６：信頼性評価部、５：ノイズ除去部、２：抽出部、３：血液状態評価部、４：抽出基準設定部、７：測定部、８：記憶部、１０：血液状態解析システム、１０１：電気的特性測定装置、１０２：サーバー、１０３：表示部、１０４：ユーザーインターフェース、Ｉ：抽出工程、II：血液状態評価工程、III：抽出基準設定工程、IV：ノイズ除去工程、Ｖ：信頼性評価工程、VI：測定工程、VII：記憶工程
【図１】
2019032340.tif 000018
【図２】
2019032340.tif 000019
【図３】
2019032340.tif 000020
【図４】
2019032340.tif 000021
【図５】
2019032340.tif 000022
【図６】
2019032340.tif 000023
【図７】
2019032340.tif 000024
【図８】
2019032340.tif 000025
【図９】
2019032340.tif 000026
【図１０】
2019032340.tif 000027
【図１１】
2019032340.tif 000028
【図１２】
2019032340.tif 000029
【図１３】
2019032340.tif 000030
【図１４】
2019032340.tif 000031