(57)【要約】流体流れを観察するカメラおよび流れを制御するコントローラを有する、血液を分離するための遠心分離機が開示される。インタフェースの場所は、画像処理ステップによって検出され、画像を「スポイルする」ことと、画像を「拡散する」ことと、「縁を検出する」ことと、「縁を連結する」ことと、「領域に基づいて確認する」ことと、「インタフェースを計算する」ことと、の各ステップを備えてもよい。「スポイルする」ことは、インタフェースまたは界面の予期される場所に対して配向された直交軸上で優先的に調べられるピクセルの数を減少する。「拡散する」ことは、インタフェース境界における小さな振動を取り除き、インタフェースの場所をより明確にする。「縁を検出する」ことは、ピクセル強度の変化の速度を計算する。「縁を連結する」ことは、隣接する最大値を接続する。「領域に基づいて確認する」ことは、明確であるとみなす領域の疑似画像を創出する。「最終的に縁を計算する」ことは、疑似画像においてシェードが変化する点を使用し、インタフェース位置用に、これらの点の半径方向変位を平均化する。【選択図】図５
2010500900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システムであって、
中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバと、
前記分離チャンバの流体流れを規制する少なくとも１つのポンプと、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、
各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされた前記二次元デテクタと、
１つまたはそれ以上の界面を弁別するために連続した少なくとも２つの画像処理手順を使用する計算機器と、
前記計算機器からの信号に応答して、前記少なくとも１つのポンプのまたは前記分離チャンバの、スピードを規制するコントローラと、
を備える密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面上の複数の縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、連結された隣接する縁は、前記連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３】
前記最小長さは、前記観察領域の幅の少なくとも７５％である、請求項２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項４】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項５】
前記計算機器は、前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定する、請求項４記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項６】
前記計算機器は、隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し、前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合する、請求項５記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項７】
前記予め決定された限界は、強度差要因である、請求項６記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項８】
前記界面は、前記結合された領域に基づいて再決定される、請求項６記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項９】
前記二次元デテクタは、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有する、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１０】
前記デテクタは、前記予期される界面に平行なピクセルの行と、前記予期される界面に垂直なピクセルの列と、を有するほぼ均一に間隔をおいたピクセルを備え、前記デテクタは、選択された行および列のピクセルのみが試料採取されるように、前記均一に間隔をおいたピクセルの選択されたピクセルを試料採取する、請求項９記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１１】
選択された列の数は、選択された行の数未満である、請求項１０記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１２】
行に沿ってｎ個ごとのピクセルおよび列に沿ってｍ個ごとのピクセルが試料採取される、請求項１１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１３】
ｎは、ｍの２倍から１０倍大きい請求項１２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１４】
前記画像処理手順は、選択されたピクセルの強度を受け取ることと、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定することと、を備える、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１５】
前記拡散関数は、少なくとも２方向に強度の第２の偏導関数と、時間に対する強度の偏導関数と、を備える、請求項１４記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１６】
前記拡散関数は、実験定数を備える、請求項１５記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１７】
前記拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を予測し、
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、
αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、前記場所の前記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである、請求項１６記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１８】
前記実験定数は、約０．２である、請求項１７記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１９】
前記画像処理手順は、前記ピクセル値の勾配のセットを決定することを備える、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２０】
選択された方向における隣接する勾配を超える前記勾配用のピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられ、前記選択された方向における隣接する勾配を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項１９記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２１】
前記場所における勾配が閾値を超える場合のみ、前記ピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられる、請求項２０記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２２】
前記勾配用のピクセル場所には、前記場所における勾配が閾値を超える場合に、界面を表す値が割り当てられ、前記閾値を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項２０記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２３】
勾配の前記セットは、最大勾配に対して標準化される、請求項２２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２４】
前記標準化された勾配の数は、前記標準化された勾配の大きさの範囲の選択された数の範囲内である、請求項２３記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２５】
前記閾値は、前記標準化された勾配の平均値で設定される、請求項２４記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２６】
流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有する密度遠心分離血液処理システムであって、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、
各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされた前記二次元デテクタであって、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有する前記二次元デテクタと、
界面を検出するための計算機器であって、
選択されたピクセルの強度を受け取り、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定し、
前記ピクセル値の勾配のセットを決定することによって、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし、
連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される隣接する縁を連結し、
前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当て、
前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定し、
隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し、
前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合し、
前記結合された領域に基づいて前記界面を再決定する計算機器と、
を備える密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２７】
流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有し且つ入口ポートおよび少なくとも１つの収集ポートを有する密度遠心分離血液処理システムであって、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、
分離された血液成分の間の界面が観察されてもよい前記回転する分離チャンバの当該の領域と、前記収集ポートを通って流れる血液成分が観察されてもよい収集ポート測定区域と、を備える前記観察領域と、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、
前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされた前記二次元デテクタであって、前記当該の領域の界面と、前記収集ポート測定区域の血液成分流れと、を検出する前記二次元デテクタと、
前記観察された界面の半径方向変位を調整するために検出された血液成分流れに応答する制御手段と、
を備える密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２８】
前記制御手段は、検出された血液成分流れの変化に応答して正しい界面レベルを確立し、観察された界面の変化にさらに応答して一貫した界面レベルを維持する、請求項２７記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２９】
前記制御手段は、血漿流れ状態、白血球流れ状態、および、赤血球流れ状態を区別する、請求項２８記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記収集ポート測定区域の前記血液成分流れにおけるポンプ誘発された流れ変動を検出する、請求項２９記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３１】
前記制御手段は、血漿信号限界および赤血球信号限界を設定し、前記限界に基づいて流体の流れを調整する、請求項３０記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３２】
前記制御手段は、白血球信号を検出する、請求項３１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３３】
流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有する密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムであって、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、
各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされた前記二次元デテクタと、
１つまたはそれ以上の界面を弁別するために複数の画像処理手順を使用する計算機器と、
を備えるモニタリングシステム。
【請求項３４】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面の複数の縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、連結された隣接する縁は、前記連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される、請求項３３記載のモニタリングシステム。
【請求項３５】
前記最小長さは、前記観察領域の幅の少なくとも７５％である、請求項３４記載のモニタリングシステム。
【請求項３６】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる、請求項３３記載のモニタリングシステム。
【請求項３７】
前記計算機器は、前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定する、請求項３６記載のモニタリングシステム。
【請求項３８】
前記計算機器は、隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し、前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合する、請求項３７記載のモニタリング装置。
【請求項３９】
前記予め決定された限界は、強度差要因である、請求項３８記載のモニタリングシステム。
【請求項４０】
前記界面は、前記結合された領域に基づいて再決定される、請求項３８記載のモニタリングシステム。
【請求項４１】
前記二次元デテクタは、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有する、請求項３３記載のモニタリングシステム。
【請求項４２】
前記デテクタは、前記予期される界面に平行なピクセルの行と、前記予期される界面に垂直なピクセルの列と、を有するほぼ均一に間隔をおいたピクセルを備え、前記デテクタは、選択された行および列のピクセルのみが試料採取されるように、前記均一に間隔をおいたピクセルの選択されたピクセルを試料採取する、請求項４１記載のモニタリングシステム。
【請求項４３】
選択された列の数は、選択された行未満である、請求項４２記載のモニタリングシステム。
【請求項４４】
行に沿ってｎ個ごとのピクセルおよび列に沿ってｍ個ごとのピクセルが試料採取される、請求項４３記載のモニタリングシステム。
【請求項４５】
ｎは、ｍの２倍から１０倍大きい請求項４４記載のモニタリングシステム。
【請求項４６】
前記画像処理手順は、選択されたピクセルの強度を受け取ることと、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定することと、を備える、請求項３３記載のモニタリングシステム。
【請求項４７】
前記拡散関数は、少なくとも２方向に強度の第２の偏導関数と、時間に対する強度の偏導関数と、を備える、請求項４６記載のモニタリングシステム。
【請求項４８】
前記拡散関数は、実験定数を備える、請求項４７記載のモニタリングシステム。
【請求項４９】
前記拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を予測し、
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、
αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、前記場所の前記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである、請求項４８記載のモニタリングシステム。
【請求項５０】
前記実験定数は、約０．２である、請求項４９記載のモニタリングシステム。
【請求項５１】
前記画像処理手順は、前記ピクセル値の勾配のセットを決定することを備える、請求項３３記載のモニタリングシステム。
【請求項５２】
選択された方向における隣接する勾配を超える前記勾配用のピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられ、前記選択された方向における隣接する勾配を超えない前記勾配用のピクセル場所には、相を表す値が割り当てられる、請求項５１記載のモニタリングシステム。
【請求項５３】
前記場所における勾配が閾値を超える場合のみ、前記ピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられる、請求項５２記載のモニタリングシステム。
【請求項５４】
前記勾配用のピクセル場所には、前記場所における勾配が閾値を超える場合に、界面を表す値が割り当てられ、前記閾値を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項５２記載のモニタリングシステム。
【請求項５５】
勾配の前記セットは、最大勾配に対して標準化される、請求項５４記載のモニタリングシステム。
【請求項５６】
前記標準化された勾配の数は、前記標準化された勾配の大きさの範囲の選択された数の範囲内である、請求項５５記載のモニタリングシステム。
【請求項５７】
前記閾値は、前記標準化された勾配の平均値で設定される、請求項５６記載のモニタリングシステム。
【請求項５８】
流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有する密度遠心分離血液処理システムを制御するための方法であって、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射し、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成することと、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を、各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、二次元デテクタ内に収集することと、
１つまたはそれ以上の界面を弁別するために連続した少なくとも２つの画像処理手順を使用することと、
を備える方法。
【請求項５９】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面上の複数の縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、連結された隣接する縁は、前記連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される、請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
前記最小長さは、前記観察領域の幅の少なくとも７５％である、請求項５９記載の方法。
【請求項６１】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる、請求項５８記載の方法。
【請求項６２】
前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定することをさらに備える、請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し、前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合することをさらに備える、請求項６２記載のモニタリング装置。
【請求項６４】
前記予め決定された限界は、強度差要因である、請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
前記界面は、前記結合された領域に基づいて再決定される、請求項６３記載の方法。
【請求項６６】
前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向における前記二次元デテクタの感度を、減少することをさらに備える、請求項５８記載の方法。
【請求項６７】
前記デテクタは、前記予期される界面に平行なピクセルの行と、前記予期される界面に垂直なピクセルの列と、を有するほぼ均一に間隔をおいたピクセルを備え、前記デテクタは、選択された行および列のピクセルのみが試料採取されるように、前記均一に間隔をおいたピクセルの選択されたピクセルを試料採取する、請求項６６記載の方法。
【請求項６８】
選択された列の数は、選択された行の数未満である、請求項６７記載の方法。
【請求項６９】
行に沿ってｎ個ごとのピクセルおよび列に沿ってｍ個ごとのピクセルが試料採取される、請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
ｎは、ｍの２倍から１０倍大きい請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
選択されたピクセルの強度を受け取ることと、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定することと、をさらに備える、請求項５８記載の方法。
【請求項７２】
前記拡散関数は、少なくとも２方向に強度の第２の偏導関数と、時間に対する強度の偏導関数と、を備える、請求項７１記載の方法。
【請求項７３】
前記拡散関数は、実験定数を備える、請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
前記拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を予測し、
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、
αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、前記場所の前記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである、請求項７３記載の方法。
【請求項７５】
前記実験定数は、約０．２である、請求項７４記載の方法。
【請求項７６】
前記ピクセル値の勾配のセットを決定することをさらに備える、請求項５８記載の方法。
【請求項７７】
選択された方向における隣接する勾配を超える前記勾配用のピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられ、前記選択された方向における隣接する勾配を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項７６記載の方法。
【請求項７８】
前記場所における勾配が閾値を超える場合のみ、前記ピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられる、請求項７７記載の方法。
【請求項７９】
前記勾配用のピクセル場所には、前記場所における勾配が閾値を超える場合に、界面を表す値が割り当てられ、前記閾値を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項７６記載の方法。
【請求項８０】
勾配の前記セットは、最大勾配に対して標準化される、請求項７９記載の方法。
【請求項８１】
前記標準化された勾配の数は、前記標準化された勾配の大きさの範囲の選択された数の範囲内である、請求項８０記載の方法。
【請求項８２】
前記閾値は、前記標準化された勾配の平均値で設定される、請求項８１記載の方法。
【請求項８３】
流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有する密度遠心分離血液処理システムを制御するための方法であって、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供し、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成することと、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集することと、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけることと、
各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、前記二次元デテクタに、前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を検出し、前記二次元デテクタは、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有することと、
界面を検出することであって、
選択されたピクセルの強度を受け取り、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定することと、
前記ピクセル値の勾配のセットを決定することによって、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることと、
連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される隣接する縁を連結することと、
前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てることと、
前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定することと、
隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較することと、
前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合することと、
前記結合された領域に基づいて前記界面を再決定することと、
によって、界面を検出することと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本明細書は、２００６年８月１７日に出願された米国予備特許第６０／８２２，６７２号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、流体の粒子または成分を分離するための機器および方法に関する。本発明は、血液成分、たとえば白血球および血小板を分離することに関連して特定の利点を有する。
【０００３】
本明細書は、１９９８年３月３日に発行された米国特許第５，７２２，９２６号明細書、１９９９年９月１４日に発行された米国特許第５，９５１，８７７号明細書、２０００年４月２５日に発行された米国特許第６，０５３，８５６号明細書、２００２年１月１日に発行された米国特許第６，３３４，８４２号明細書、２００４年７月１日に出願された米国特許出願第１０／８８４，８７７号明細書、２００４年１２月２９日に出願された米国特許出願第１０／９０５，３５３号明細書、２００５年１１月４日に出願された米国特許出願第１１／１６３，９６９号明細書に関する。
【背景技術】
【０００４】
医療分野において、血液を成分に分離することが必要であることが多い。全血は、様々な流体成分および粒子成分から構成されている。血液の液体部分は、主に血漿から構成され、粒子成分は赤血球、白血球、および、血小板を含む。これらの構成要素は類似密度を有するが、平均密度関係は、密度が減少する順で、赤血球、白血球、血小板、および、血漿である。加えて、粒子成分は、サイズにしたがって関係づけられ、サイズが減少する順で、白血球、赤血球、および、血小板である。
【０００５】
典型的に、提供された血小板は、遠心分離機を使用して、他の血液成分から分離されるかまたは採取される。白血球または他の選択された成分もまた採取されてもよい。遠心分離機は、血液分離容器を回転し、遠心力を使用して、容器または溜内の成分を分離する。使用の際には、血液は、急速に回転している間に分離容器内に入り、遠心力が血液成分を層状化し、そのため、粒子成分が別個に除去されてもよい。成分は、血液成分の層状化した層内に配列されたポートを通って除去される。
【０００６】
血漿中の白血球および血小板は、中間密度層状化層または「軟膜」を形成する。典型的な遠心分離収集プロセスは、軟膜の血小板から白血球を一貫して満足のいくように分離することはできないため、結果を改善するために他のプロセスが加えられている。１つの分離プロセスは、遠心分離エルトリエーションとして知られているものである。エルトリエーションの１つの一般的な形態では、細胞群が液体エルトリエーションバッファの流れ内に導入され、それは、懸濁した細胞群を、回転している遠心分離機に位置するじょうご形状チャンバ内に運ぶ。追加液体バッファ溶液がチャンバを通って流れるときに、液体は、サイズのより小さい、より遅く沈殿する細胞を、チャンバ内のエルトリエーション境界に向けて一掃し、一方、より大きな、より速く沈殿する細胞は、最大遠心力を有するチャンバの区域へ移動する。
【０００７】
遠心力および流体流れによって生成された力のバランスが取られるときに、流体流れは増加し、より遅く沈殿する細胞を出口ポートからチャンバに押し出し、一方、より速く沈殿する細胞は、チャンバに保持される。チャンバを通る流体流れが増加する場合には、徐々に大きくなるより速く沈殿する細胞は、チャンバから除去されてもよい。
【０００８】
機器は、流体入口に隣接しそれから半径方向に内向きの第１の円錐台形（ｆｒｕｓｔｒｏ−ｃｏｎｉｃａｌ）セグメントと、第１の円錐台形セグメントにすぐに隣接しそれから半径方向に内向きに第２の円錐台形セグメントと、を有する流体分離チャンバを有し、第２の円錐台形セグメントは、第２の円錐台形セグメント内の粒子が、実質的に等しい反対の求心性の流体流れ力を受けるように、テーパを有する。第２の円錐台形セグメントのテーパは、少なくとも、予想される粒子の平均サイズの粒子が実質的に等しい反対の求心性の流体力を受けるように、粒子の予想サイズに基づいて選択される。機器は、流体分離チャンバを通る流体流れの速度を制御する少なくとも１つのポンプと、流体分離チャンバに対する流体流れを観察するように構成されたカメラと、カメラから信号を受け取りモータおよびポンプを制御するコントローラと、を有する。
【０００９】
これらおよび他の理由のため、粒子分離および／または流体の成分の分離の制御を改良する必要性がある。
【特許文献１】米国特許出願第１０／８８４，８７７号
【特許文献２】米国特許出願第１０／９０５，３５３号
【特許文献３】米国特許第５，７２２，９２６号
【特許文献４】米国特許第５，９５１，８７７号
【特許文献５】米国特許第４，０９４，４６１号
【特許文献６】米国特許第４，６４７，２７９号
【特許文献７】米国特許第６，０５３，８５６号
【特許文献８】米国特許第６，３３４，８４２号
【特許文献９】米国特許出願第１１／１６３，９６９号
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、血液を、赤血球、白血球または軟膜、または、血漿等の相に、遠心分離するためのロータを有する血液成分分離機器を備える。カメラが分離チャンバをモニタし、画像処理が境界の場所を決定する。機器は、ポンプまたはロータまたは両方のスピードを調整することによって、境界の位置を制御する。
【００１１】
血液成分を分離するための高スピード遠心分離機において、血液成分の間のインタフェースを制御することは、相当な制御問題を呈する。本機器は、収集ポートの少なくとも第１のフラックスモニタリング領域の光強度を測定することによって、インタフェース場所を制御し、それによって、一般的なレベルのインタフェースが、たとえば、収集ポートにＲＢＣが存在するかしないかを検出することによって、次いで、界面またはインタフェースモニタリング領域のインタフェースをモニタすることによって、設定される。インタフェースの場所は、一連の画像処理ステップによって確実に検出され、これは、遠心分離ロータの高スピード、観察に使用されるストロボスコープ光、および、インタフェース場所の変化にリアルタイムに応答するための必要性によって生じるデータ処理時間の限界にかかわらず、機器が、境界またはインタフェースを認識するのを可能にする。インタフェースモニタリング領域のインタフェースをモニタすることは、機器が、安定してインタフェースの場所を制御するのを可能にする。インタフェースを制御するための画像処理ステップは、画像を「スポイルする」ことと、画像を「拡散する」ことと、「縁を検出する」ことと、「縁を連結する」ことと、「領域に基づいて確認する」ことと、「インタフェースを計算する」ことと、の各ステップを備えてもよい。これらの画像処理ステップは、本明細書では、明瞭化のために一般的なフローチャート表示に関連して、説明される。当業者は、選択されたプログラム言語、たとえば、Ｃ＋＋等でプログラムを実施するが、プログラムはまた、本明細書に述べられた教示から逸脱することなく、機械言語で、ファームウェアで、または、専用回路でも実施することができることが理解される。画像を「スポイルする」ことは、インタフェースまたは界面の予期される場所に対して配向された直交軸上で優先的に調べられるピクセルの数を減少させる。たとえば、画像のピクセルがインタフェースに平行な行および単数または複数のインタフェースに垂直な行に配向される場合には、ソフトウェアは、行に沿って３ピクセルごとに且つ行に沿って１０ピクセルごとに試料採取してもよく、より好ましくは、行に沿ってすべてのピクセルに且つ行に沿って１０ピクセルごとに試料採取してもよい。これは、処理されるべきピクセルの数を減少し、一方、インタフェース場所の変化を検出するための好適な方向に十分な詳細を保持する。画像を「拡散する」ことは、インタフェース境界における小さな振動を取り除き、インタフェースの場所をより明確にする。「縁を検出する」ことは、ｘ方向（回転に対して平行）およびｙ方向（回転に対して垂直または遠心分離に対して半径方向）の距離の関数として、ピクセル強度の変化の速度（すなわち、ピクセル強度の導関数）を計算する。導関数が最大値に達する場所は、ピクセルの間に鋭い強度変化を示し、これは、インタフェースを表してもよい。「縁を連結する」ことは、隣接する最大値を接続する。そのような接続された最大値のチェーンは、チェーンが十分に長い場合には、インタフェースの縁として識別される。長さは、経験的に予め決められてもよい。短いチェーンは、波または他の流れ現象として、無視される。境界が実際に検出されたことを確認するために、ソフトウェアは、潜在的な境界を使用して境界の両側に領域を形成し、各領域におけるピクセルの平均強度を決定する。「領域に基づいて確認する」ことは、明確であるとみなす、すなわち、少なくとも、平均強度に予め決定された差を有する領域の疑似画像を創出し、各領域を異なって隠す。「最終的に縁を計算する」ことは、疑似画像においてシェードが変化する点を使用し、これらの点のｙ（半径方向）変位を平均化し、この平均半径方向場所を真のインタフェース位置として認識する。
【００１２】
この画像処理は、リアルタイムで遠心分離機の高スピードに応答するほど十分に速いが、ロータスピードまたはポンプスピードを変えてインタフェースの場所を正し且つ制御することができるように、単数または複数のインタフェースの場所のわずかな変化を検出するほど十分に頑強である。フラックスモニタリング領域の強度の変化に応答することは、収集されている血液生成物（ｂｌｏｏｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ）の品質を維持するほど十分に速くはない。
【００１３】
フラックスモニタリング領域の強度を測定する収集ポートは、リアルタイムで収集ポートを通って離れる細胞材料の測定を可能にする。収集された血液生成物のヘマトクリット値等のパラメータに統計的な測定値を使用してもよく、所望のタイプの生成物のより正確な収集を可能にする。
【００１４】
本発明の目的は、流体成分を分離するための且つ中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバを有する密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムを提供することであり、それは、上記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために上記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、上記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、上記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、上記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、上記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、を備え、二次元デテクタは、上記光収集要素によって設けられた上記観察領域から上記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされ、上記二次元デテクタは、予期される界面に平行な方向に上記流体成分の間に、上記予期される界面に垂直な感度に比較して、減少した感度を有する。
【００１５】
本発明の目的はまた、選択されたピクセルの強度を受け取り血液成分の間の偽界面の検出を減少するために拡散関数を決定する計算機器を有する、流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムを提供することである。別の目的は、少なくとも２方向に強度の第２の偏導関数と、時間に対する強度の偏導関数と、を備える拡散関数を有することである。また、拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を計算してもよい。
【００１６】
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、上記場所の上記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンする計算機器を有する、流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムであり、計算機器は、ピクセル値の勾配のセットを決定してもよい。選択された方向において隣接する勾配を超える勾配に界面を表す値が割り当てられ、選択された方向において隣接する勾配を超えない勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられることも、モニタリングシステムの目的でもある。
【００１８】
モニタリングシステムの別の態様は、血液成分の間の界面の複数の縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし、十分に近い隣接する縁を連結する計算機器であってもよい。追加特徴は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし、検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる計算機器を有する、流体を分離するための密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムである。
【００１９】
また、流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムは、選択されたピクセルの強度を受け取り、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定し；ピクセル値の勾配のセットを決定することによって血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし；連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される隣接する縁を連結し；上記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当て；上記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定し；隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し；上記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、上記隣接する領域を共通領域に結合し；上記結合された領域に基づいて上記界面を再決定する計算機器を有してもよい。
【００２０】
さらに、分離された血液成分の間の界面が観察されてもよい観察領域を照射するための光源と、収集ポート測定区域であって、上記収集ポートを通って流れる血液成分が観察されてもよく、制御手段が検出された血液成分の流れの変化に応答して正しい界面レベルを確立し、観察された界面の変化にさらに応答して一貫した界面レベルを維持する収集ポート測定区域と、を備える流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システム用のモニタリングシステムを提供することも本発明の目的であってもよい。
【００２１】
前述の一般的な記載および下記の詳細の記載の両方は例示的なものであり、主張されるように、本発明のさらなる説明を提供することを意図していることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】流体チャンバを含む血液処理遠心分離機器の概略部分斜視図である。
【図２】遠心分離機器および制御カメラの概略部分斜視図である。
【図３】図１の流体チャンバを含む、図２の血液処理機器の部分断面図である。
【図４】図１の遠心分離ロータに装着された分離容器および流体チャンバの一部の概略部分断面図である。
【図５】図４の分離容器の分離チャンバの平面図である。
【図６】本発明にしたがった画像処理のステップのグラフ表示である。
【図７】図７ａ〜図７ｄの関係を示し、血液処理遠心分離機器を制御するための一般プログラムを例示する。
【図７ａ】測定モードからカメラを設定するまでを示す図。
【図７ｂ】初期カメラの輝度の設定から正常を報告するまでを示す図。
【図７ｃ】測定モードを行うからポストエグジットまでを示す図。
【図７ｄ】完全測定モードから終了までを示す図。
【図８】図７のプログラムのサブルーチンであり、画像を「スポイルする」処理を示す。
【図９】図９ａ〜図９ｄの関係を示し、図７のプログラムのサブルーチンを例示し、画像を「拡散する」処理を示す。
【図９ａ】拡散サブルーチンに始まり３８６で表現されるまでの状態を示す図。
【図９ｂ】j＝幅−１である場合からｉ＞０およびｉ＜高さ−１である場合までを示す図。
【図９ｃ】ｊ＝０である場合からｉ＝０およびｉ＜高さ−１である場合までを示す図。
【図９ｄ】ｉ＝０およびｊ＞０およびｊ＜幅−１である場合までを示す図。
【図１０】図１０ａ〜図１０ｄの関係を示し、図７のプログラムのサブルーチンを例示し、画像を「縁検出する」処理を示す。
【図１０ａ】縁検出サブルーチンからｉ＜高さ−１？までを示す図。
【図１０ｂ】ＮＢＩＮＳの設定から４９０で表される関係までを示す図。
【図１０ｃ】ｊ＜幅−２？から初期化ｉ＝１までを示す図。
【図１０ｄ】初期化j＝１から終了までを示す図。
【図１１】図１１ａ〜図１１ｄの関係を示し、図７のプログラムのサブルーチンを例示し、画像を「縁連結する」処理を示す。
【図１１ａ】縁連結サブルーチンからＲＥＤＵＣＥＤ  ＥＤＧＥ(ｉ，ｊ)＝０に初期化するまでを示す図。
【図１１ｂ】エラー報告からｉ＜高さ−１？までを示す図。
【図１１ｃ】ＲＥＤＵＣＥＤ  ＣＯＵＮＴ＝０に設定するからｉ＝０までを示す図。
【図１１ｄ】終了から終了までを示す図。
【図１２】図１２ａ〜図１２ｂの関係を示し、図１１のサブルーチンのサブサブルーチンを例示し、データを「ローカルチェックする」処理を示す。
【図１２ａ】ローカルチェックサブルーチンを開始してから終了までを示す図。
【図１２ｂ】ｉ≠０およびｊ≠０から終了までを示す図。
【図１３】図１３ａ〜図１３ｆの関係を示し、図７のプログラムのサブルーチンを例示し、画像「領域」処理を示す。
【図１３ａ】領域サブルーチンから終了までを示す図。
【図１３ｂ】ｊ＜幅−１？
【図１３ｃ】ｉ＜高さ−１？
【図１３ｄ】ｊ＜高さ？
【図１３ｅ】ＩＮＴ  ＳＴＲＥＮＧＴＨ(ｉ)＞０？
【図１３ｆ】ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴ＞０およびＩＮＴ  ＳＴＲＥＮＧＴＨ(ｉ)＞０？から終了までを示す図。
【図１４】縁確認サブルーチンが完了するまでの図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、好ましくは、米国特許出願第１０／８８４，８７７号および第１０／９０５，３５３号に開示されたような、カメラ制御システムを有する血液処理機器を備える。これはまた、コロラド州のガンブロＢＣＴ社（Ｇａｍｂｒｏ  ＢＣＴ，  Ｉｎｃ．）が製造したトリマ（ＴＲＩＭＡ）（登録商標）血液成分遠心分離機か、または、代替的に、これもまたガンブロＢＣＴ社が製造したコーブ（ＣＯＢＥ）（登録商標）スペクトラ（ＳＰＥＣＴＲＡ）（商標）一段式血液成分遠心分離機で、実行されてもよい。トリマ（ＴＲＩＭＡ）（登録商標）およびスペクトラ（ＳＰＥＣＴＲＡ）（商標）遠心分離機の両方は、Ｉｔｏに付与された米国特許第４，４２５，１１２号に開示されたような、１オメガ／２オメガシールレスチュービング接続を組み込む。スペクトラ（ＳＰＥＣＴＲＡ）（商標）遠心分離機はまた、実質的に、Ｋｅｌｌｏｇｇらに付与された米国特許第４，０９４，４６１号およびＭｕｌｚｅｔらに付与された米国特許第４，６４７，２７９号に開示されたような、一段式血液成分分離チャネルも使用する。本発明はまた、トリマ（ＴＲＩＭＡ）（登録商標）またはトリマアクセル（ＴＲＩＭＡ  ＡＣＣＥＬ）（登録商標）遠心分離システムまたは他のタイプの遠心分離機で実行することができる。本発明の方法は、検討の目的のためのみに、上述の血液処理機器およびカメラ制御システムに関連して述べられ、これは、いずれの意味でも本発明を限定するように意図されない。
【００２４】
本明細書に体現され図１に例示されたように、遠心分離機器１０は、モータ１４に連結された遠心分離ロータ１２を有し、そのため、遠心分離ロータ１２は、回転の軸Ａ−Ａを中心にして回転する。モータ１４は、ロータ１２に直接連結されているか、または、ロータ１２に接続されたシャフト２４を通って間接的に連結されている。あるいは、シャフト２４は、歯車伝動装置（図示せず）を通ってモータ１４に連結されてもよい。
【００２５】
ロータ１２は、図４に関連部分が示された、分離容器２８を受け取るように適合された開口上部表面を有する通路または環状溝１８を含む保持装置１６を有する。溝１８は、ロータの回転の軸Ａ−Ａを完全に取り囲み、互いから間隔をおいた内側壁２０および外側壁２２によって境界づけられ、その間に溝１８を画成する。図１に示された溝１８は回転の軸Ａ−Ａを完全に取り囲むが、分離容器が環状ではない場合には、溝が回転の軸Ａ−Ａを部分的に取り囲むこともできる。好ましくは、溝１８の実質的な部分は、回転の軸Ａ−Ａのまわりに一定の曲率半径を有し、ロータ１２上に最大可能な半径方向距離で位置決めされる。この形状は、分離容器２８に分離された物質が、分離容器２８の入口部分から出口部分へ進むときに、比較的一定の遠心力を受けることを確実にする。
【００２６】
図１に示されるように、ブラケット２６がロータ１２の頂部表面に設けられる。ブラケット２６は、流体チャンバ３０の出口３２が流体チャンバ３０の入口３４よりも回転の軸Ａ−Ａにより近くに位置決めされるように、ロータ１２上に流体チャンバ３０を解放可能に保持する。ブラケット２６は、好ましくは、ロータの回転の軸Ａ−Ａを横切る平面にある流体チャンバ３０の長手方向軸で、ロータ１２上に流体チャンバ３０を配向する。加えて、ブラケット２６は、好ましくは、ロータ１２上に流体チャンバ３０を保持するように配列され、流体チャンバ出口３２は回転の軸Ａ−Ａに面する。流体チャンバ３０はロータ１２の頂部表面上に示されているが、流体チャンバ３０は、代替の場所、たとえば、ロータ１２の頂部表面の下で、ロータ１２に固定することができる。
【００２７】
図２は、分離容器２８の観察領域から発する光のパターンに対応する散乱した光および／または伝達された光の強度の分布を測定することができる光学モニタリングシステム４０の例示的な実施形態を概略的に例示する。モニタリングシステム４０は、光源４２と、光収集要素４４と、デテクタ４６と、を備える。光源４２は、ロータ１２を備える遠心分離機器１０に光連通し、ロータ１２は中心回転軸Ａ−Ａを中心にして回転する。中心回転軸Ａ−Ａを中心にした回転は、結果として、分離容器２８のの血液試料を、中心回転軸Ａ−Ａに直交して配向された複数の回転分離軸に沿って、別々の血液成分に分離することになる。
【００２８】
光源４２は入射光線５４を提供し、これは、観察領域５８が光収集要素４４の下を進むときに、ストロボで観察領域５８を照射する。光源４２は、入射光線を生成することができ、その一部は、分離容器２８内で分離を受ける少なくとも１つの血液成分を通って伝達される。観察領域５８から散乱した光および／または伝達された光５６の少なくとも一部は、光収集要素４４によって収集される。光収集要素４４は、収集された光５６の少なくとも一部をデテクタ４６に方向づけることができる。デテクタ４６は、観察領域５８から散乱した光および／または伝達された光５６のパターンを検出する。任意に、観察領域５８は、上部光源６２によって照射されてもよく、上部光源６２は、分離チャンバの、光収集要素４４およびデテクタ４６と同一の側部に位置決めされている。上部光源６２は、入射光６４を生成するように位置決めされ、これは、血液試料および／または遠心分離機によって散乱される。上部光源６２からの光の一部は、光収集要素４４によって収集され、デテクタ４６によって検出され、それによって、散乱した光および／または伝達された光の強度の分布を測定する。
【００２９】
散乱した光および／または伝達された光の強度の分布は、観察領域５８から発する光のパターンに対応する画像を備える。画像は、モノクロ画像であってもよく、これは、分離軸に沿って、分離された血液成分の輝度の測定値を提供する。あるいは、画像はカラー画像であってもよく、これは、分離軸に沿って、分離された血液成分の色の測定値を提供する。観察領域５８は、密度遠心分離機１０の一部に、好ましくは分離容器２８に、位置決めされている。流体チャンバ３０はまた、下記に説明されるように、観察領域であってもよい。図６に例示された例示的な実施形態において、分離された血液成分、および、光学的に弁別可能な血液成分の間の界面は、観察領域５８で見ることができる。
【００３０】
デテクタ４６はまた、散乱した光および／または伝達された光の強度および／または画像の、測定された分布に対応する出力信号を生成することができる。デテクタ４６は、出力信号を受け取ることができる装置コントローラ６０に操作的に接続されている。装置コントローラ６０は、測定された強度分布を表示し、測定された強度分布を格納し、測定された強度分布をリアルタイムに処理し、モニタリングシステムおよび遠心分離機の、または、これらのいずれの組み合わせの、様々な光学的および機械的な構成要素に制御信号を伝達する。装置コントローラ６０は、遠心分離機器１０に操作的に接続され、遠心分離機器の選択された操作状態を調整することができ、たとえば、分離容器２８または流体チャンバ３０からの細胞成分および非細胞成分の流量、１つまたはそれ以上の界面の位置、中心回転軸Ａ−Ａを中心にしたロータの回転速度、血液試料への抗凝固剤または他の血液処理剤の注入、または、これらのいずれの組み合わせ等を調整することができる。
【００３１】
装置コントローラ６０はまた、光源４２および／または上部光源６２に操作的に接続されることができる。装置コントローラ６０および／またはデテクタ４６は、照射状態を制御するために出力信号を生成することができる。たとえば、デテクタ４６からの出力信号を使用して、光源４２および／または上部光源６２の、照射パルスのタイミング、照射強度、照射波長、および／または位置の分布を制御することができる。装置コントローラ６０およびデテクタ４６は、双方向連通であり、装置コントローラは制御信号をデテクタ４６に送り、デテクタ露出時間、デテクタゲインを選択的に調整し、モノクロ画像形成およびカラー画像形成の間を切り換える。
【００３２】
光源は、遠心分離機上の観察領域を照射するために１つまたはそれ以上の入射線を生成することができる発光ダイオード源を備える。遠心分離機器１０の単一の側部または複数の側部を照射するために、複数のランプが位置決めされてもよい。発光ダイオードおよび発光ダイオード光源のアレイが、いくつかの用途には好適であるが、それは、精密なタイミングで照射パルスを生成することができるからである。好適な光源は、実質的に均一な強度および選択された波長範囲を有する入射光線を生成する。
【００３３】
光学モニタリングシステムは各々が、異なる波長範囲を有する入射光線を生成することができ、たとえば、下記のいずれの組み合わせである、複数の光源を備える。すなわち、白色光源、赤色光源、緑色光源、青色光源、および、赤外線光源である。異なる波長範囲を有する光源の組み合わせを使用することは、分離された血液画分を区別し特徴づけるために有益であるが、それは、血液の細胞成分および非細胞成分の吸光係数および散乱係数が、波長とともに変動するからである。たとえば、赤血球を含む成分は、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲上から選択された波長を有する光で照射されることによって、血小板が豊富な血漿から容易に弁別されるが、それは、赤血球成分は、血小板が豊富な血漿の成分よりも有意に強くこの波長上の光を吸収するからである。加えて、複数の着色光源の使用が、抽出された血液成分における白血球タイプを特徴づける手段を提供する。異なる白血球タイプは異なる波長で異なる吸光断面および散乱断面を有するため、白血球を含む血液成分から伝達された光および／または散乱した光をモニタすることは、血液成分における様々な白血球タイプを弁別し各細胞タイプの存在量を定量化する手段を提供する。
【００３４】
光源は、連続入射光線またはパルス入射光線を提供する。パルス光源は、ロータの回転と同期してオンオフが切り換えられ、ロータ上に実質的に固定位置を有する観察領域を照射する。あるいは、本発明のパルス光源は、ロータの回転と同期して、異なる角度位置でオンオフを切り換えることができ、各完全回転で異なる観察領域を照射するように、構成することができる。この代替の実施形態は、観察領域の場所を選択的に調整し、且つ、それによって、分離チャンバのまたは流体チャンバ３０の異なる領域を精査する方法を提供する。照射パルスをトリガすることは、業界で公知の光学方法または電子方法によって検出されるように、遠心分離機の回転スピードに、または、分離チャンバまたは流体チャンバ３０の角度位置に、基づいてもよい。トリガすることは、装置コントローラ６０および／またはデテクタ４６によって生成されるパルスをトリガすることによって提供されてもよい。
【００３５】
図３は、光学モニタリングシステム４０の切欠に対応する切欠図である。例示された光学モニタリングシステム４０は、固定焦点レンズシステム（光収集要素４４およびデテクタ４６に対応する）が装備されたＣＣＤカメラ７２（ＣＭＯＳ、ＡＰＳまたは他のカメラを使用することもできる）と、光学セル７４（観察領域５８に対応する）と、上部ＬＥＤ光源７６（上部光源６２に対応する）と、底部パルスＬＥＤ光源７８（光源４２に対応する）と、を備える。図３に例示されたように、ＣＣＤカメラ７２は、光学セル７４に光連通し、光軸（ｏｐｔｉｃａｌ  ａｘｉｓ）８０に交差するように位置決めされている。上部ＬＥＤ光源７６は、光学セル７４に光連通し、光軸８０に交差する伝搬軸に沿って伝搬する複数の平行上部光線８２を、光学セル７４の頂側部８４に方向づけることができるように、位置決めされている。底部パルスＬＥＤ光源７８もまた、光学セル７４に光連通し、光軸８０に沿って伝搬する複数の平行底部光線８６を光学セル７４の底側部８８に方向づけることができるように、位置決めされている。
【００３６】
ＣＣＤカメラ７２は、固定焦点レンズシステムの焦点面が、光学セル７４の選択された光学表面、たとえば、インタフェースモニタリング領域に対応する光学表面、較正マーカー、１つまたはそれ以上の抽出ポート、および、１つまたはそれ以上の入口、と実質的に同一平面にあるように位置決めされてもよい。ＣＣＤカメラ７２は、光学セル７４の選択された光学表面に対応する画像がＣＣＤカメラの検知表面に設けられるように、光軸８０に沿った距離だけ固定焦点レンズシステムの中心から分離される。この光学構成は、回転する光学セル７４のまたは流体チャンバ３０の画像を備える光強度の分布がリアルタイムに測定され分析されるのを可能にする。
【００３７】
図３を参照すると、第１の透明プレート９６がＣＣＤカメラ７２と光学セル７４との間に設けられ、第２の透明プレート９８が底部ＬＥＤ光源７８と光学セル７４との間に設けられる。第１および第２の透明プレート９６および９８は、ＣＣＤカメラ７２、上部ＬＥＤ光源７６および底部ＬＥＤ光源７８を、光学セル７４から物理的に隔離し、そのため、これらの構成要素は、試料が分離チャンバから漏れる場合に、処理を受けている試料に接触しない。加えて、第１および第２の透明プレート９６および９８は、分離チャンバおよび充填材が回転する際にシステムに導入される可能性がある埃および他の汚染物質の望ましくない沈殿のため、ＣＣＤカメラ７２、上部ＬＥＤ光源７６および底部ＬＥＤ光源７８の劣化を最小限にする。さらに、第１および第２の透明プレート９６および９８はまた、ユーザが、カメラ、上部ＬＥＤ光源および底部ＬＥＤ光源を、分離チャンバ内の血液試料に露出することなく、整列配置するのを最適化することを可能にする。第１および第２の透明プレート９６および９８は、上部および底部の照射光線８２および８６の少なくとも一部を伝達することができるいずれの材料を備えることができる。第１および第２の透明プレート９６および９８の材料の例として、ガラス、たとえば、光学的品質ひっかき傷防止ガラス等、透明なポリマー材料、たとえば、透明なプラスチック等、石英および無機塩類が挙げられるが、それらに限定されない。
【００３８】
図４は、ロータ１２に装着された分離容器２８および流体チャンバ３０の一部を概略的に例示する。分離容器２８は、略環状の流れ通路１００を有し、入口部分１０２および出口部分１０４を含む。壁１０６は、物質が、略環状の流れ通路１００のまわりを最初に流れずに（たとえば、図４では反時計回りに）、入口部分１０２と出口部分１０４との間に直接進むのを防止する。
【００３９】
分離容器２８の半径方向外側壁１０８は、出口部分１０４よりも入口部分１０２で回転の軸Ａ−Ａにより近くに位置決めされている。血液成分の分離中に、この配列が、分離容器２８に入口部分１０２と出口部分１０４との間に、非常に薄く急速に前進する赤血球床を形成させる。赤血球床は、分離手順を開始するのに必要な血液成分の量を減少させ、また、分離容器２８内の不必要な赤血球数を減少させる。赤血球床は、血小板が分離容器２８の半径方向外側壁１０８に接触するのを実質的に制限するかまたは防止する。これは、血小板が遠心分離装置の構造的な構成要素に接触するときに発生する血小板の凝集を減少すると考えられる。
【００４０】
入口部分１０２は、分離される流体、たとえば全血を、分離容器２８内に運搬するための流入チューブ１１０を含む。分離手順中に、入口部分１０２に入る物質は、流れ通路１００に従い、ロータ１２の回転に応答して密度の差にしたがって層状にする。出口部分１０４は、分離された物質を分離容器２８から除去するために、第１、第２および第３の出口ライン１１２、１１４、１１６を含む。容器２８内の分離された成分の各々は、容器２８の１つの区域のみに、すなわち出口部分１０４に、収集され除去されることが好ましい。加えて、分離容器２８は、出口部分１０４の領域を除いて、実質的に一定の半径を含むことが好ましいが、出口部分１０４の領域では、出口部分１０４の外側壁が回転の軸Ａ−Ａからさらに離れて位置決めされることが好ましく、ライン１１２、１１４および１１６の出口ポートが異なる半径方向距離に位置決めされ、且つ、高密度赤血球用により深い収集プールを創出することを可能にする。ライン１１４の出口ポートは、他のポートよりも回転の軸Ａ−Ａからより離れていて、より高い密度の成分、たとえば赤血球を除去する。ライン１１６のポートは、他のポートよりも回転の軸Ａ−Ａにより近くに位置し、分離容器２８に分離されたもっとも密度の低い成分、たとえば血漿を除去する。第１のライン１１２は、中間密度の成分を収集し、任意に、より密度の低い成分のいくつかを収集する。第２および第３のライン１１４、１１６は、第１のライン１１２から下流に位置決めされ、高い密度および低い密度の成分を収集する。
【００４１】
インタフェースの位置は、インタフェースの位置をモニタし且つモニタされた位置に応答して液体および／または粒子の流れを制御するＣＣＤカメラ７２によって、制御される。分離容器２８の構造および操作に関するさらなる詳細は、米国特許出願第１０／８８４，８７７号およびＫｅｌｌｏｇｇらに付与された米国特許第４，０９４，４６１号およびＭｕｌｚｅｔらに付与された米国特許第４，６４７，２７９号に記載されている。
【００４２】
リッジ１４４は、溝１８の内側壁２０から溝１８の外側壁２２へ向けて延出する。分離容器２８が溝１８に装填されるときには、リッジ１４４は、分離容器２８の出口部分１０４における半剛性材料または可撓性材料を変形して、分離容器２８内に、第１のライン１１２から上流に、トラップダム１４６を形成する。トラップダム１４６は回転の軸Ａ−Ａから離れて延出し、トラップダム１４６の上流に位置する分離容器２８の内側部分に沿って、より低い密度の物質、たとえば、プライミング流体（ｐｒｉｍｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）および／または血漿の一部を捕捉する。これらの捕捉された物質は、分離容器２８における血漿の流れ速度を赤血球の層の隣に上げることによって、血小板を出口部分１０４および第１のライン１１２へ運搬するのを助け、血小板を出口部分１０４へ向けてスクラブ（ｓｃｒｕｂ）する。トラップダム１４６の下流部分１４８は、下流方向に回転の軸Ａ−Ａに向けて延出する比較的緩やかなスロープを有し、これは、血漿がトラップダム１４６に沿って流れるときに、血漿（より低い密度の成分）と再同伴される（混合される）血小板（中間密度の成分）の数を制限する。加えて、下流部分１４８の緩やかなスロープが、第１の収集ポート１２０に到達する前に分離容器２８に蓄積する血小板の数を減少する。
【００４３】
カメラ４４は、一般に、分離容器に焦点を合わせられ、ストロボ式照射が、第１、第２および第３のライン１１２、１１４および１１６のまわりの観察領域５８を観察するのを可能にする。カメラを通して集められた情報を使用して、コントローラ６０は、ポンプ１５８、１６８および１６２を制御することによって、様々な血液成分、たとえば、血漿、軟膜（単球および／または白血球および血小板を含む）、および、赤血球の間のインタフェースの位置を規制する。図５は、ヒト血液試料の分離、および、分離された白血球含有血液成分の抽出に対応する米国特許出願第１０／８８４，８７７号の方法によって生成された観察領域５８の画像を示す。図５に示された観察領域５８は、界面モニタリング領域２０２、および、抽出または収集ポートモニタリング領域２０４を含む。界面モニタリング領域２０２に見えるのは、赤血球成分２０６、血漿成分２０８、および、白血球および血小板の両方を有する混合相軟膜層２１０である。いくつかの較正マーカーもまた、図５の画像には見える。光学セルの縁２１２は、光学的に弁別可能な血液成分の間の界面の絶対位置を決定するための第１の較正マーカーを備える。１ｍｍの厚さおよび公知の散乱および吸光特徴を有する一連のバー２１４が、光収集要素の焦点合わせを最適化し且つ界面モニタリング領域２０２および白血球収集ポートモニタリング領域２０４の位置および物理的寸法を示すために有用な第２の較正マーカーを備える。界面モニタリング領域２０２を通って伝達される光強度は、時間の関数として獲得され、リアルタイムに分析されて、赤血球成分２０６と軟膜層２１０との間の界面２１６、および、軟膜層２１０と血漿成分２０８との間の界面２１８の位置の測定を提供する。すべての境界層位置は、光学セル２１２の縁に対して測定される。
【００４４】
収集ポートモニタリング領域２０４は、血液成分、たとえば白血球を抽出するために、光学セルの第１のライン１１２の流れをモニタする。機器は、検出された血液成分流れの変化に応答して正しい界面レベルを確立し、観察された界面の変化にさらに応答して一貫した界面レベルを維持する。システムは、血漿流れ状態、白血球流れ状態、および、赤血球流れ状態の間を区別し、上記収集ポート測定区域の血液成分流れにおけるポンプ誘発された流れ変動を検出することができる。血漿信号限界および赤血球信号限界が設定されてもよく、流体の流れが上記限界に基づいて調整されてもよい。システムは、収集ポート測定区域の流体流れの統計的尺度を導き出し、この統計的尺度は、収集ポート測定区域のピクセルの強度の平均値の移動性中央値であってもよい。
【００４５】
この例において、オリフィス２２４を有する第１のライン１１２は、ヒト血液試料における白血球を収集するように構成され、回転する分離チャンバの軟膜層の近くで終端するように、分離軸に沿って一定の距離を延出する。収集ポートモニタリング領域２０４の収集ポートを通って伝達された光の光強度の二次元分布は、分離チャンバを出る細胞材料の濃度、空間分布、および、細胞タイプに依存する。収集ポートモニタリング領域２０４を通って伝達された光強度は、時間の関数として獲得され、分析されて、分離チャンバからの細胞材料の組成およびフラックスを特徴づける。白血球および赤血球等の細胞材料は、光源から光を吸収し散乱させるため、抽出ポートを通る細胞材料の通過は、観察された光強度を減少する。
【００４６】
図４を参照すると、溝１８の外側壁２２は、好ましくは、内側壁２０のリッジ１４４に面する緩やかなスロープの部分１５２を含む。分離容器２８が溝１８に装填されるときには、緩やかなスロープの部分１５２が分離容器２８の出口部分１０４の半剛性材料または可撓性材料を変形して、トラップダム１４６の真向かいの分離容器２８の領域に、比較的滑らかで緩やかなスロープのセグメントを形成し、このセグメントは、回転の軸Ａ−Ａから離れて緩やかにスロープし、トラップダム１４６の真向かいに形成された、高密度流体成分たとえば赤血球の層の厚さを増加する。
【００４７】
第１の収集ライン１１２は、流体チャンバ入口３４に接続され、中間密度成分を流体チャンバ３０内に進ませる。分離容器２８内で初期に分離された成分は、流体チャンバ３０内でさらに分離される。たとえば、流体チャンバ３０内の血漿および血小板から、白血球を分離することができる。このさらなる分離は、好ましくは、流体チャンバ３０内に、粒子たとえば白血球の、飽和流動床を形成することによって、生じる。流体チャンバ３０は、透明なまたは半透明のコポリマープラスチック、たとえばＰＥＴＧから形成されてもよく、分離手順中にカメラの補助でチャンバ内部内の内容物を見ることを可能にする。
【００４８】
図４に概略的に示されたように、分離容器２８および流体チャンバ３０へ物質を加え且つこれらから物質を除去するために、複数のポンプ１５８、１６０および１６２が設けられている。分離されるべき物質、たとえば全血、を入口部分１０２へ供給するために、流入ポンプ１５８が流入ライン１１０に連結されている。加えて、第１の収集ポンプ１６０が、流体チャンバ出口３２に接続された流出チュービング１３０に流れ連結され、第２の収集ポンプ１６２は、第３の収集ライン１１６に流れ連結されている。第１の収集ポンプ１６０は、流体チャンバ出口３２から液体および粒子を引き、流体チャンバ入口３４を経由して流体チャンバ３０に液体および粒子を入れさせる。他方、第２の収集ポンプ１６２は、第３のライン１１６を経由して分離容器２８から主に低密度物質を除去する。
【００４９】
ポンプ１５８、１６０および１６２は、血液成分を大幅に損傷するのを防止するように構成された蠕動ポンプまたはインペラポンプである。しかし、いずれの流体ポンプ装置または流体を引く装置が設けられてもよい。代替の実施形態（図示せず）において、第１の収集ポンプ１６０は、流体チャンバ入口３４に流体接続されてもよく、流体チャンバ３０内に且つこれを通って物質を直接移動させる。加えて、ポンプ１５８、１６０および１６２は、いずれの便利な場所に装着されてもよい。流入ポンプ１５０および第１の収集ポンプ１６０は、一時停止するときに、物質がこれらのポンプをバイパスしないように、構成されてもよい。たとえば、第１の収集ポンプ１６０が仮に一時停止するときに、第２の収集ポンプ１６２によってポンプ注入される物質は、ポンプ１６０をバイパスして反対方向に流れるのではなく、むしろ流体チャンバ出口３２内に流れる。
【００５０】
機器１０は、モータ１４に接続されたコントローラ１６４（図１）をさらに含み、ロータ１２の回転スピードを制御する。コントローラ１６４は、ポンプ１５８、１６０および１６２に接続され、分離容器２８および流体チャンバ３０内に流れ且つこれから流れる物質の流量を制御する。コントローラ１６４は、流体チャンバ３０内に第１の粒子の飽和流動床を維持し、第２の粒子を流体チャンバ３０内に保持させる。コントローラ１６４はまた、好ましくは、ポンプ１５８、１６０、１６２の操作および流量を制御し、流体チャンバ３０の一時的なパージを可能にする。コントローラ１６４は、業界で一般に知られているように、ＲＯＭまたはＲＡＭによって提供されたプログラム命令を有するコンピュータを含んでもよい。コントローラ１６４は、モータ１４に加えられる電気の周波数、電流または電圧を規制することによって、遠心分離ロータ１２の回転スピードを変動してもよい。あるいは、伝動装置（図示せず）の配列をシフトすることによって、たとえば、歯車装置を変えて、モータ１４とロータ１２との間の回転カップリングを変えることによって、回転スピードを変動することができる。コントローラ１６４は、回転式スピードデテクタ（図示せず）から入力を受け取ってもよく、ロータの回転スピードを絶えずモニタする。
【００５１】
分離容器２８および流体チャンバ３０をロータ１２に装填した後に、分離容器２８およびチャンバ３０は、当初、低密度流体媒体、たとえば、空気、食塩水、血漿、または、液体血漿の密度よりも低いかまたは等しい密度を有する別の流体物質で、プライムされる（ｐｒｉｍｅｄ）。あるいは、プライミング流体が全血自体である。このプライミング流体は、流体チャンバ３０内に血小板の飽和流動床を効率的に確立するのを可能にする。食塩水が使用されるときには、ポンプ１５８が、このプライミング流体を流入ライン１１０を通って、入口ライン１１０を経由して分離容器２８に、ポンプ注入する。食塩水は、コントローラ１６４がポンプ１６０を作動するときに、入口部分１０２から出口部分１０４へ（図４では反時計回りに）、流体チャンバ３０を通って流れる。コントローラ１６４はまた、モータ１４の操作も開始して、遠心分離ロータ１２、分離容器２８、および、流体チャンバ３０を、回転の軸Ａ−Ａを中心にして回転させる。回転中に、ライン１１０、１１２、１１４、１１６および１３０のねじれは、業界では公知であり且つ上述の米国特許第４，４２５，１１２号に記載さているシールレス１オメガ／２オメガチュービング接続によって防止される。
【００５２】
分離容器２８が回転するときに、プライミング流体（血液または食塩水）の一部が、トラップダム１４６から上流で捕捉され、トラップダム１４６から上流で分離容器２８の内側壁に沿って、プライミング流体（血漿または食塩水）のドームを形成する。機器１０がプライムされた後に且つロータ１２が回転するときに、全血または血液成分が、分離容器２８に導入される。全血は使用されるときには、流入ライン１１０を通って供血者または患者から直接血液を移送することによって、全血を分離容器２８に加えることができる。代替例において、血液は、容器たとえば血液バッグから、流入ライン１１０に移送されてもよい。
【００５３】
分離容器２８内の血液は、遠心力を受けて、血液成分の成分を分離させる。全血の成分は、下記のように、密度が減少する順に、層状になる。すなわち、（１）赤血球、（２）白血球、（３）血小板、および、（４）血漿である。コントローラ１６４は、ロータ１２の回転スピードを規制して、この粒子層状化が発生することを保証する。赤血球（高密度成分（単／複））の層は、分離容器２８の外側壁に沿って形成し、血漿（低密度成分（単／複））の層は、分離容器の内側壁に沿って形成する。これら２つの層の間に、中間密度の血小板および白血球（中間密度成分）の層が、軟膜層を形成する。この分離は、成分が入口部分１０２から出口部分１０４へ流れる間に、生じる。好ましくは、入口部分１０２と出口部分１０４との間の流れ通路１００の半径は、実質的に一定であり、流れの変化が発生した場合でさえ、出口部分１０４に、安定した赤血球床を維持する。
【００５４】
出口部分１０４では、血小板の少ない血漿が、第３のライン１１６を通って流れる。これらの比較的低い密度の物質は、第２の収集ポンプ１６２によって、第３のライン１１６を通ってポンプ注入される。赤血球は、第２のライン１１４を経由して除去される。赤血球は、第２の収集ライン１１４を通って流れ、次いで収集されて、任意に、他の血液成分と再結合されるかまたはさらに分離されることができる。あるいは、これらの除去された血液成分は、供血者または患者に再注入されてもよい。
【００５５】
蓄積された血小板は、幾分の白血球および血漿と一緒に、第１の収集ライン１１２を経由して除去される。血小板、血漿、白血球、および、可能であれば少量の赤血球が、第１の収集ライン１１２を通って進むときに、これらの成分は、流体チャンバ３０内に流れ、プライミング流体で満たされ、そのため、飽和流動粒子床が形成されてもよい。トラップダム１４６から上流で分離容器２８の内側壁に沿って捕捉されたプライミング流体（すなわち、食塩水）の一部またはドームが、第１の収集ライン１１２へ向けて流れるように血小板をガイドする。捕捉された流体は分離容器２８における有効通路容量および区域を減少し、それによって、分離プロセスにおいてシステムをプライムするために当初必要な血液の量を減少する。減少した容量および区域はまた、赤血球の層状になった層の隣に、より高い血漿および血小板の速度を誘発し、特に、第１の収集ライン１１２へ向けて血小板を「スクラブ（ｓｃｒｕｂ）」する。血小板を迅速に運搬することは、収集の効率を増加する。
【００５６】
コントローラ１６４は、ロータ１２の回転スピードを所定の回転スピード範囲内に維持し、この飽和流動床の形成を容易にする。加えて、コントローラ１６４は、ポンプ１６０を規制して、少なくとも、血漿、血小板、および、白血球を所定の流量で第１の収集ライン１１２を通って流体チャンバ３０の入口３４内に運搬する。これらの流れる血液成分が、プライミング流体を流体チャンバ３０から移動させる。血小板および白血球の粒子が流体チャンバ３０に入るときには、２つの対向する力を受ける。ポンプ１６０の補助で流体チャンバ３０を通って流れる血漿は、流体チャンバ３０を通って流れる血漿が粒子を出口３２に向けて促すときに、第１の粘性抵抗力を確立する。ロータ１２および流体チャンバ３０の回転によって創出された第２の遠心力が、粒子を入口３４に向けて促すように作用する。
【００５７】
コントローラ１６４は、ロータ１２の回転スピードおよびポンプ１６０の流量を規制して、血小板および白血球を流体チャンバ３０内に収集する。血漿が流体チャンバ３０を通って流れるときに、血漿の流速は減少し、血漿の流れが流体チャンバ３０の最大断面積に近づくときに、最小に達する。回転する遠心分離ロータ１２が流体チャンバ３０に十分な重力場を創出するため、血小板は、血漿とともに流体チャンバ３０から流れるのではなく、流体チャンバ３０の最大断面積の近くに蓄積する。白血球は、チャンバ３０の最大断面積から幾分半径方向に外向きに蓄積する。しかし、飽和流動粒子床のこの初期確立中に、密度の逆転が、これらの粒子をわずかに混合する傾向がある。
【００５８】
流体チャンバ３０は、たとえば白血球等の選択された粒子の循環収集を可能にするように構成され、その後、細胞を収集バッグ内に効率的に排出する。飽和流動床を形成するための他のチャンバ設計とは対照的に、本明細書に記載された流体チャンバは、血液成分の自動収集に特定の用途を有するが、それは、選択された特徴を有する細胞の塊を流体チャンバ３０に収集することができ、次いで、低密度流体で収集バッグ内に洗い流すことができるからであり、これらのステップは複数回繰り返すことができ、より大きな量の選択された細胞を、供血者または患者から収集することを可能にし、一方、供血プロセスに必要な時間の量を減少する。流体チャンバに細胞を収集することは、カメラ７２および装置コントローラ６０によってモニタすることができる。選択された量の細胞が流体チャンバ３０に収集されたときに、チャンバを通る血漿の流れは増加することができ、収集された細胞は、チャンバから洗い落とし収集バッグ内に方向づけることができる。
【００５９】
血液成分を分離するための高スピード遠心分離機において、血液成分の間のインタフェースを制御することは、相当な制御問題を呈する。本機器は、収集ポートの収集ポートモニタリング領域２０４の光強度を測定することによって、インタフェースの場所を制御し、それによって、一般的なレベルのインタフェースが、たとえば、収集ポートにＲＢＣが存在するかしないかを検出することによって、次いで、界面またはインタフェースモニタリング領域２０２のインタフェース２１６または２１８をモニタすることによって、設定される。インタフェースの場所は、一連の画像処理ステップによって確実に検出され、遠心分離ロータの高スピード、観察に使用されるストロボスコープ光、および、インタフェースの場所の変化にリアルタイムに応答するための必要性によって生じるデータ処理時間の限界にもかかわらず、機器が、境界またはインタフェースを認識するのを可能にする。インタフェースモニタリング領域２０２のインタフェースをモニタすることは、機器が、安定してインタフェースの場所を制御するのを可能にする。インタフェースを制御するための画像処理ステップが図６に表され、インタフェースの図から派生したデータの特徴を表す一連の画像２５０を示す。これらの画像はオペレータには表示されず、むしろ、コンピュータの画像データの状態を例示すると理解される。モニタリング領域２０２のインタフェース検出は、画像をスポイルすること２５２と、画像を拡散すること２５４と、縁を検出すること２５６および２５８と、縁を連結すること２６０、２６２と、領域に基づいて確認すること２６４と、インタフェースを計算すること２６６と、の各ステップを備えてもよい。これらの画像処理ステップは、明瞭化のために一般的なフローチャート表示に関連して本明細書に記載される。当業者は、選択されたプログラム言語、たとえばＣ＋＋等でプログラムを実行するが、プログラムはまた、本明細書で述べられた教示から逸脱することなく、機械言語で、ファームウェアで、または、専用回路で実施することができることが理解される。画像を「スポイルする」こと２５２は、インタフェースまたは界面の予期される場所に対して配向された直交軸上で優先的に調べられるピクセルの数を減少する。たとえば、画像のピクセルがインタフェースに平行な行およびインタフェースに垂直な列に配向される場合には、ソフトウェアは、行に沿って３ピクセルごとに且つ列に沿って１０ピクセルごとに試料採取してもよい。これは、処理されるピクセルの数を減少し、一方、インタフェースの場所の変化を検出するために好適な方向における十分な詳細を保持する。画像を「拡散する」こと２５４は、インタフェース境界における小さな振動を取り除き、インタフェースの場所をより明確にする。「縁を検出する」こと２５６、２５８は、ｘ方向（回転に対して平行）およびｙ方向（回転に対して垂直または遠心分離機に対して半径方向）の距離の関数として、ピクセル強度の変化の速度（すなわち、ピクセル強度の導関数）を計算する。導関数が最大値に達する場所は、インタフェースを表してもよいピクセルの間に鋭い強度変化を示す。「縁を連結する」こと２６０、２６２は、隣接する最大値を接続する。そのような接続された最大値のチェーンは、チェーンが十分に長い場合には、インタフェースの縁として識別される。長さは、経験的に予め決められてもよい。短いチェーンは、波または他の流れ現象として、無視される。境界が実際に検出されたことを確認するために、ソフトウェアは、潜在的な境界を使用して境界の両側に領域を形成し、各領域におけるピクセルの平均強度を決定する。「領域に基づいて確認する」こと２６４は、明確であるとみなす、すなわち、少なくとも、平均強度に予め決定された差を有する領域の疑似画像を創出し、各領域を異なって隠す。「最終的に縁を計算する」こと２６６は、疑似画像においてシェードが変化する点を使用し、これらの点のｙ（半径方向）を平均化し、この平均半径方向場所を真のインタフェース位置として認識する。
【００６０】
この画像処理は、リアルタイムで遠心分離機の高スピードに応答するほど十分に速いが、ロータスピードまたはポンプスピードを変えてインタフェースの場所を正し且つ制御することができるように、インタフェースの場所のわずかな変化を検出するほど十分に頑強である。収集ポートモニタリング領域２０４の強度の変化に応答することは、収集されている血液生成物（ｂｌｏｏｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ）の品質を維持するほど十分に速くはない。
【００６１】
収集ポートモニタリング領域２０４の強度を測定する収集ポートは、リアルタイムで収集ポートを通って離れる細胞材料の測定を可能にする。収集された血液生成物のヘマトクリット値等のパラメータに統計的な測定値を使用してもよく、所望のタイプの生成物のより正確な収集を可能にする。
【００６２】
上述の画像処理は、図７に例示された測定モード状態機械２７０を通して実行される。測定モード状態機械２７０は、インタフェース測定ツール２７２および収集ポート強度ツール２７４からデータを収集し分析する。ツール２７２、２７４からの生データが分析され、ポンプ、ロータ、および、アファレシス機械（ａｐｈａｅｒｅｓｉｓ  ｍａｃｈｉｎｅ）の他の操作パラメータを制御する制御サブシステムによって使用可能である形態に変換される。高レベルの抽出で、測定モード２７０は、まず、スタート２７６で呼び出される。プログラムは、ＡＰＣ（自動処理制御（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ））ドライバをリセットし２７８、測定モードセットアップサブルーチン２８０に入る。測定モードセットアップサブルーチン２８０において、コンピュータは、プレエンターステップ２８２を実行する。プレエンターステップ２８２は、パラメータおよび変数を初期化し、内部クロックから現在の時刻をチェックし、エラー状態をチェックする。プレプロセスサブルーチン２８４は、現在のインタフェース測定ポインタを獲得し２８６、画像を獲得するためにカメラを設定する２８８。プログラムは、初期カメラ輝度を設定し２９０、初期カメラゲインを設定し２９２、初期カメラシャッタースピードを設定する２９４。これはまた、初期ＳＴＣ（同期タイミング制御（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ））値を設定し２９６、画像処理パラメータを設定する２９８。次に、プログラムは、光学参照を行い３００、画像形成区域の登録マーカーに対して光学画像を安定させる。これはまた、インタフェース測定を行い３０２、遠心分離下の血液に単数または複数のインタフェースを位置づけ、収集ポート強度測定を行い３０４、収集ポートの区域で発せられた光かまたは反射した光を検知する。
【００６３】
ポストプロセスサブルーチン３０６が、発生する可能性のあるいずれのタイムアウト状態をチェックし報告し３０８、さらに、コネクタ状態をチェックし報告し３１０、ＳＴＣおよびカメラ状態をチェックし報告する３１２。ポストプロセスサブルーチンは、さらに、輝度、カメラゲイン、画像フォーマットまたはフレームレート等の設定をチェックする３１４。ポストエグジットサブルーチン３１６が、セットアップ測定モード手順の状態を報告し、これは、収集されたデータを測定し分析するために機器が適切に準備された場合、正常である。
【００６４】
測定モードサブルーチン３２０は、インタフェース測定ツール２７２および収集ポート強度ツール２７４において、獲得されたデータを処理する。当初、プレエンターステップ３２２が、たとえば、状態機械プログラムの存在をチェックし、変数を初期化し、さらなるデータ処理に先だって指数をリセットする等の、測定モードサブルーチン３２０を行うために、有効なプレ状態が存在するのをチェックする。プレプロセス３２４は、次いで、データ処理のためのポインタおよび他の変数を設定し、たとえば、現在のインタフェース測定ポインタを獲得し、ライティングパラメータを更新し、血漿または血小板等の所望の血液成分を測定するための条件を選択し、コネクタロケータおよびインタフェース測定データの両方が同一画像用であることをチェックする。
【００６５】
適切なデータが収集されていると決定された場合には、インタフェース測定ツール２７２が光学データを分析して、隣接する血液成分の間のインタフェースの場所を識別することができる。まず、下記により完全に説明されるように、インタフェースデータが分析される３２６。分析されたデータから、一定の統計的測定が計算されてもよく３２８、たとえば、軟膜位置への平均血漿、標準偏差、および、軟膜の赤血球位置への標準偏差である。これらの測定値は容認可能な限界と比較されてもよく、容認可能な範囲外になる場合には、エラーログメッセージが生成されてもよい。インタフェースが識別されない場合には、血漿のみまたは赤血球のみが、インタフェースモニタリング領域２０２に見えると決定されてもよい。インタフェース位置に関する一定の統計が、計算され、例外が濾過されてもよい３３０。たとえば、経時的に軟膜層の安定性がモニタされてもよい。統計的に、不良データ点が排除されてもよい。たとえば、軟膜層が安定していないと見える場合には、血小板インタフェースが、赤血球層との名目上のインタフェースとして使用されてもよい。赤血球インタフェースの安定性は、赤血球インタフェース位置データの可動５００ｍｓウインドウの標準偏差を使用して、チェックされてもよい。そうでなければ、データは、所定の限界に対してチェックされてもよく、それらの限界外にある場合には、無効として排除されてもよい。
【００６６】
データ獲得の結果は、たとえば、測定された細胞フラックス値および平均インタフェース場所を報告することによって、報告される３３２。インタフェースの処理された画像用のデータは、次いで、記録する（ｌｏｇ）ことができる３３４。
【００６７】
収集ポート強度ツール２７４は、光強度の関数として収集ポートを通る細胞フラックスを測定する。このサブルーチンは、新しい収集ポート強度データを収集ポートデータアレイに加える。データは、収集ポート強度が首尾よく測定された場合にのみ、加えられるべきである。関連データは、検出された光強度（反射されたかまたは伝達された）を収集ポートモニタリング領域２０４に備え、収集ポートポンプによって制御されるような流量を備える。このデータから、収集ポートを通る細胞フラックスを計算することができる３３８。
【００６８】
ポストプロセス３４０は、ライティングまたはストロボ条件等の一定の測定条件を再設定する。ポストエグジット３４２は、測定モードサブルーチンの完了を合図する。
【００６９】
完全測定モードサブルーチン３４４は、上述のものと同一のプログラミング構造に従い、プレエンター３４６セグメントがサブルーチンを呼び出し、プレプロセス３４８が初期パラメータを設定し、プロセスがライティングを再設定し３５０、ポストプロセス３５２がパラメータを標準化し、プレエグジットがサブルーチンの完了を報告する。
【００７０】
この一般的な操作が、リアルタイムでインタフェース場所を識別し、ポンプおよびロータスピードを調整してインタフェース場所を正確に一貫して制御し、一方、収集ポートを通る細胞フラックスを決定して選択された血液生成物の生産をモニタすることによって、アファレシス機械の機械制御を提供する。上述のプログラムに使用された一定のサブルーチンのより詳細な説明が、次に与えられる。
【００７１】
インタフェース測定ツール２７２が、ライティングまたは血液組成の変化とは関係なく、インタフェース位置を検出する能力を提供する。インタフェース測定ツール２７２は、一連の数学アルゴリズムを、各ピクセルが０〜２５５の間の強度値を有する７９０，０００ピクセルのオーダから獲得されたプロセスデータと組み合わせる。同期およびタイミングコントローラ（ＳＴＣ）を使用して、カメラは、画像、または、界面モニタリング領域２０２を含む「フレーム」をキャプチャする。フレーム内で、ソフトウェアは、規定された（Ｘ、Ｙ）座標対から開始し、画像を通って規則正しく動き、ピクセルの強度の変化を計算する。たとえば、計算は、上部左領域で開始してもよく、画像にわたって水平に動き、次いで、行を下に動き、画像全体が処理されるまで、画像にわたって一掃する。データ処理は、好ましくは、６つの別個のステップまたはプロセスの１つまたはそれ以上を備える。これらのプロセスの効果は、図６に例示され、一般的に上記に述べられている。プロセスの各々が、次により詳細に述べられる。
【００７２】
スポイル
画像を「スポイルする」こと２５２は、選択された方向で優先的に処理するデータ用のピクセルの数を減少する。たとえば、半径方向（「ｙ」または垂直方向）におけるインタフェースの動きは、円周方向（「ｘ」または水平方向）の動きよりも重大である。二次元デテクタが、上記光収集要素によって設けられた観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされ、上記予期された界面に垂直な感度に比較して、上記流体成分の間の予期された界面に平行な方向に、減少した感度を有する。したがって、ｙ方向ではｘ方向よりも多くのピクセルが選択されてもよく、たとえば、行に沿ってｎ個ごとのピクセルおよび列に沿ってｍ個ごとのピクセルである。このｎは、ｍよりも２〜４倍大きくてもよく、たとえば、ｙ方向には３ピクセルごとに、ｘ方向には１０ピクセルごとに選択されてもよい。データ処理のために選択されるピクセルの数および間隔あけの減少は、インタフェースを正確に識別するのに十分な詳細を保存するが、選択されたデータのリアルタイム処理を可能にするように、選択される。図８に例示されたように、スポイルサブルーチン２５２は、ｙ方向における高さスポイル（ＨＳ）およびｘ方向における幅スポイル（ＷＳ）用の設定３５８パラメータで開始する３５６。これらは、予め選択された、経験的に選ばれた要因である。たとえば、高さスポイルは、３であってもよく、ピクセルの３行ごとに選択されることを意味し、一方、幅スポイルは、１０であってもよく、ピクセルの１０列ごとに選択されることを意味する。好ましくは、スポイル高さは、１であり、ピクセルのすべての行が選択されることを意味する。両方の基準に合致するピクセルのみが、その後のデータ処理に使用される。指数ｉおよびｒは、高さでは０に設定される３６０。幅指数ｃおよびｊもまた、０に設定される３６２。指数ｉおよびｊによって識別されたピクセルのピクセル強度は、指数ｒおよびｃによって識別された場所におけるスポイル画像データ表にロードする３６４。指数ｊは、ＷＳによってインクレメントされ３６６、このようにして、選択された列によって行に沿って動き、指数ｃは、１によってインクレメントされる。ステップ３６４および３６６が継続し３６８、一方、ｊは、カメラ画像の幅未満であり、ｃは、利用可能なデータ範囲未満である。行がスキャンされ記録されるときには、指数ｉは、ＨＳによってインクレメントされ３７０、新しい行へ動き、指数ｒは、１によってインクレメントされる。ｉがカメラ画像の高さ未満であり、ｒが利用可能なデータ範囲未満である間に、プログラムは戻り３７２、ｃおよびｊをリセットし３６２、新しい行をスキャンする。画像がスキャンされているかまたはデータファイルが満たされているときに、スポイルサブルーチンは終了する３７４。
【００７３】
拡散
図９に示された、拡散サブルーチン２５４（「ＤＩＦＦＵＳＥ」）は、インタフェース境界における小さな振動または変動を取り除き、インタフェースの場所をより明確にする。拡散関数は、少なくとも２方向で強度の第２の偏導関数であってもよく、時間に対する強度の偏導関数であってもよい。拡散関数はまた、特定の機器の最適な実行のために実験的に派生した、好ましくは約０．２の、実験定数αを有してもよい。拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を予測してもよく、
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、
αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、上記場所の上記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである。
【００７４】
好適な実施形態において、拡散サブルーチン２５４は、幅、高さおよび反復の限界を初期化する３７８ことによって開始し３７６、その限界は、それぞれ、指数ｉ、ｊおよびｋによって指数化される。反復指数ｋはゼロに設定され３８０、高さ指数ｉもまたゼロに設定され３８２、幅指数ｊもまたゼロに設定される。サブルーチンは、反復の選択された数に、高さが到達するまで、画像の幅にわたって、１行ずつ、スポイルサブルーチンによって選択されたデータを処理する。ＤＩＦＦＵＳＥ２５４は、現在のデータ点が画像の縁にあるか否かをチェックする３８６。データ点が縁上にある場合には、ＤＩＦＦＵＳＥ２５４は、データ点が右縁上にあるか否かをテストし３８８、次いで、データ点が底部右隅であるか否かをテストする３９０。底部右隅が処理されている場合には、そのピクセルまたはデータ点は、２つの近隣しか有さず、一方は上、一方は左である。スポイルされた画像データアレイのデータは、これらの３つの点用に、上記、スポイルサブルーチン２５２によって準備され、平均化されて３９２、下記の公式にしたがって底部右隅用の拡散した強度値を計算する。
【００７５】
［ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）＋λ＊｛ＳＩＭＡＧＥ（ｉ＋１，ｊ）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ−１）−２＊ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）｝］
ただし、
ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）は底部右隅における強度であり、
ＳＩＭＡＧＥ（ｉ＋１，ｊ）は底部右隅より上のピクセルにおける強度であり、
λは倍率である。
【００７６】
結果として得られた値は、ＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）で拡散画像データアレイに格納される。
【００７７】
ＤＩＦＦＵＳＥは、次に述べられるように、画像の隅、縁および内部ピクセルの各々用に、類似データ平均化を実行する。このプロセスは、経験的に満足のいく拡散が達成されるまで、反復の選択された数にしたがって、１回以上繰り返すことができる。再度、図９を、特に図９ｂ参照すると、ピクセルが底部にない場合３９０には、ＤＩＦＦＵＳＥは、ピクセルが頂部にあるか否かをチェックする３９４。その場合、ピクセルは頂部右隅にあり、隅用の拡散された強度は、隅（ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ））、隅より下のピクセル（ＳＩＭＡＧＥ（ｉ−１，ｊ））、および、隅の左へのピクセル（ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ−１））、から計算される３９６。データ点が右縁にある場合には３９８、データ点は、３つの隣接するピクセルを有し、１つは上、１つは下、１つは左である。ＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）の値は、下記の公式によって計算される４００。
【００７８】
［ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）＋λ＊｛ＳＩＭＡＧＥ（ｉ＋１，ｊ）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ−１，ｊ）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ−１）−３＊ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）｝］
ただし、データ点の上、下および左のピクセル用の指数は、それぞれ、（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）および（ｉ，ｊ−１）である。
【００７９】
ステップ４０２〜４１４において、ＤＩＦＦＵＳＥは、左縁用に類似計算を実行する。データ点が左縁４０２および底部４０４にある場合には、底部左隅が計算され４０６、拡散された値は、データアレイＤＩＭＡＧＥに格納される。データ点が頂部４０８にある場合には、頂部左隅が計算され４１０、格納される。データ点が縁４１２にある場合には、その３つの隣接するピクセルを考慮したデータ点用の拡散強度が計算され４１４、格納される。
【００８０】
ステップ４１６および４１８において、ＤＩＦＦＵＳＥは、既に計算されている隅を省略して、底部縁用の拡散された強度を計算する。指数（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ，ｊ−１）および（ｉ，ｊ＋１）は、それぞれ、データ点の右、下および上のピクセルを識別する。
【００８１】
同様に、ステップ４２０および４２２は、既に計算されている隅を省略して、頂部縁用の拡散された強度を計算する。指数（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ−１））および（ｉ，ｊ＋１）は、それぞれ、データ点の左、下および上のピクセルを識別する。
【００８２】
すべての他のデータ点は画像の内部にあり、すなわち、縁または隅にはない。各データ点は４つの隣接するピクセルを有し、選択されたデータ点用の拡散された強度は、下記の公式によって計算される４２４。
【００８３】
［ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）＋λ＊｛ＳＩＭＡＧＥ（ｉ＋１，ｊ）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ−１，ｊ）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ＋１）＋ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ−１）−４＊ＳＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）｝］
ただし、指数（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ＋１）および（ｉ，ｊ−１）は、それぞれ、データ点の上および下、右および左のピクセルを識別する。ＤＩＦＦＵＳＥサブルーチンは、幅指数ｊをインクレメントし４２６、データ（上記スポイルサブルーチンによって設定された完全データから選択される）の各行をスキャンし４２８、次いで、画像のデータの頂部（これもまたスポイルサブルーチンによって設定された完全データから選択される）に達するまで４３２、高さ指数ｉをインクレメントする４３０。データセットは、反復限界に達する４３６まで、指数ｋをインクレメントする４３４ことによって、反復の選択された数へ複数回、操作されてもよい。拡散サブルーチンは終了し４３８、平滑化されたかまたは平均化された強度値のデータアレイＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）を生成している。
【００８４】
縁検出
図１０に示された、縁検出サブルーチン２５６は、ＤＩＭＡＧＥデータアレイ上で作動する、ピクセル強度の変化の速度、または、ピクセル強度の導関数を計算する。ＤＩＭＡＧＥデータアレイは拡散サブルーチンによって平滑化されているため、導関数は、実際に血液成分の間の境界を表す急な強度変化の領域で最大に達する傾向がある。サブルーチンは、ピクセル値の勾配のセットを決定する。選択された方向で隣接する勾配を超える勾配のピクセル場所には、界面を表す値が割り当てられ、選択された方向で隣接する勾配を超えない勾配のピクセル場所には、相を表す値が割り当てられる。ピクセル場所には、その場所の勾配が閾値を超える場合のみ、界面を表す値が割り当てられてもよい。閾値を超えない勾配のピクセル場所には、相を表す値が割り当てられてもよい。勾配のセットは、標準化された勾配の大きさの範囲（ビン（ｂｉｎ））の選択された数の範囲内で最大勾配に対して標準化されてもよい。閾値は、下記により完全に述べられるように、適応的に計算されてもよい。
【００８５】
縁検出２５６は、高さ指数ｉを初期化し４４２、幅指数ｊも初期化する４４４ことによって、開始する４４０。指数が、データセットの内部のデータ点をポイントしない４４６場合には、すなわち、縁または隅ではない場合には、水平方向または円周方向のスロープは、下記の公式によって計算される４４８。
【００８６】
ＧＲＡＤｘ＝｛ＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ＋１）−ＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）｝
垂直方向または半径方向のスロープは、類似公式によって計算される４５０。
【００８７】
ＧＲＡＤｙ＝｛ＤＩＭＡＧＥ（ｉ＋１，ｊ）−ＤＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）｝
値ＧＲＡＤｘおよびＧＲＡＤｙを使用して、データアレイＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）の要素を計算し４５２、これは、下記等の公式による（ｉ，ｊ）におけるピクセル強度の大きさである。
【００８８】
ＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）＝ＳＱＲＴ（ＧＲＡＤｘ２＋ＧＲＤｙ２）
最大縁または強度の変化は、変化の現在の大きさＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）が先の最大ＭＡＸＥＤＧＥよりの大きいか否かをチェックし４５４、ＭＡＸＥＤＧＥの値をより大きな値と置き換える４５６ことによって、識別される。行が、縁までであるが縁を含まずに、スキャンされる４６０まで、幅指数ｊがインクレメントされる４５８。次いで、高さ指数ｉがインクレメントされ４６２、幅指数ｊは、頂部に隣接する行に到達する４６４まで、リセットする４４４。
【００８９】
縁検出サブルーチン２５６は、次いで、データアレイＥＤＧＥＭＡＧの値のヒストグラムを生成する。ビン（ヒストグラム範囲）の数が、たとえば６４に設定される４６６。ＨＩＳＴＯＧＲＡＭデータアレイは、ゼロに初期化される４６８。高さ指数ｉは、１に設定され４７０、すなわち、データフィールドの内部にある。幅指数ｊもまた、１に設定される４７０。ヒストグラム指数ｋはゼロに設定され４７４、ＨＩＳＴＯＧＲＡＭデータアレイの第１のビンを表す。非ゼロＭＡＸＥＤＧＥがある場合には、すなわち、ピクセル強度の変動が検出された４７６場合には、比率は、指数ｋをビンの数で割った値として決定される４７８。これは、ゼロと１との間の値を備えた分数であり、たとえば、１／６４、２／６４等である。最大勾配ＭＡＸＥＤＧＥに対する特定の勾配ＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）の比率もまた、ゼロと１との間の値である。アルゴリズムのこの部分が、たとえば、１／６４と２／６４との間、または、３３／６４と３４／６４との間の範囲に入る勾配の数を決定する。このようにして、ビンの数で割ったｋが、ＭＡＸＥＤＧＥで割った変化ＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）の現在の大きさ未満であるかまたは等しい場合には、且つ、ビンの数で割ったｋ＋１がこの値、すなわち、ＭＡＸＥＤＧＥで割った変化ＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）の現在の大きさ、よりも大きい４８０場合には、データ要素ＨＩＳＴＯＧＲＡＭ（ｋ）が１によってインクレメントされる。ビンの数に到達するまで４９４、ｋをインクレメントする４９２ことによって、プロセスが繰り返される。プロセス全体は、ＥＤＧＥＭＡＧデータアレイの幅（ステップ４９６、４９８）および高さ（ステップ５００、５０２）にわたってｋの各値用に、繰り返される。大半の勾配は比較的低い値を有するが、それは、フィールドが、比較的均一に明るい（血漿）かまたは暗い（赤血球）からである。縁の勾配は高い。
【００９０】
次のステップは、どれほど高い勾配が縁を表してもよいかを決定する。これは、ヒストグラムの値を合計するが、その合計が、縁上にないピクセルの予測される数よりも大きい数に達するまで、行われる。ＨＩＳＴＯＧＲＡＭデータアレイが創出された後に、ＳＵＭおよび指数ｋがゼロに設定される５０４。ＨＩＳＴＯＧＲＡＭ（ｋ）の値は、ｋからｋ＋１の範囲に勾配を有するピクセルの数を表し、ＳＵＭに蓄積され５０５、ついには、縁が検出されないことを意味する、ｋ＝ＮＢＩＮＳか、または、ＳＵＭが、縁上にないピクセルの予め決定された数に等しいかまたはこれを超える５０６ことになり、ここでは、縁上にないとみなされたピクセルのパーセント×高さおよび幅、すなわち、ピクセルの合計数、として計算される。たとえば、図面のすべてのピクセルの１０％のみが合理的に縁上にあると推定されてもよい。たとえば、ピクセルの９０％が計上されるまで、低い勾配値（ｋ＝０、１、２……、または、勾配＝０、１／６４、２／６４……）を合計することは、縁を表す勾配に対応するｋの値を与え、たとえば、ｋ＝２４である。縁を識別するための範囲は、次いで、ｋ／ＮＢＩＮＳ（たとえば、２４／６４）に等しい高い閾値、および、所定の閾値割当量×高い閾値に等しい低い閾値として、設定することができる５０８。
【００９１】
この情報で、たとえば、２５５のピクセル強度値を備えたか、または、縁では非常に明るく他の場所ではゼロか暗い、データアレイＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）を創出することができる。このデータピクチャは、コンピュータに構成体（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ）としてのみ存在し、図ＸＸＸのＸＸＸで示されるように、フィールドにわたるラインとして表すことができる。データアレイＥＤＧＥを創出するために、指数ｉおよびｊは、ステップ５１０、５１２で１に設定される。ＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）が隣接するピクセルにおける値よりも大きい５１４場合には、且つ、ＭＡＸＥＤＧＥがゼロより大きい（ゼロによって割られるのを避けるために）５１６場合には、且つ、ＭＡＸＥＤＧＥによって割られたＥＤＧＥＭＡＧ（ｉ，ｊ）が上記で決定された高い閾値よりも大きい５１８場合には、ｉおよびｊによって識別された場所が縁上にあり、ＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）は、高い値、たとえば２５５に設定される５２０。そうでなければ、ＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）は、低い値、たとえばゼロに設定される５２２。ｊおよびｉの値は、幅５２６および高さ５３０がカバーされるまで、連続的にインクレメントされる５２４、５２８。縁検出サブルーチン２５６は完了する５３２。
【００９２】
縁連結
縁は、界面とは異なってもよい。血液分離機器を制御するために、界面を弁別し位置づけることが重要である。界面は、上記に述べられた縁検出サブルーチン２５６に識別された比較的急な強度勾配によって特徴づけられる。界面はまた、連結性によっても特徴づけられ、すなわち、真の界面は、視野にわたって認識可能な距離を延出する。縁連結サブルーチン２６０は、縁として、したがって、潜在的な界面としてみなされる十分に高い勾配の特徴を共有する接続されたピクセルのセットを識別する。機器は、血液成分の間の界面における複数の縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし、十分に近い隣接する縁を連結する。連結された隣接する縁は、連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも長い場合に、界面として認識される。最小長さは、上記観察領域の幅の少なくとも７５％であってもよい。
【００９３】
縁連結サブルーチン２６０は、縁検出サブルーチン２５６によって生成されたデータアレイＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）の内部をスキャンする。データアレイの境界上のピクセルまたは点は、スキャンすることができない。縁連結サブルーチン２６０が呼び出されるときには５３４、データアレイＶＩＳＩＴＭＡＰ（ｉ，ｊ）をゼロに初期化し５３６、それは、分析される点またはピクセルを記録することによって、完全スキャンが実行されることを確実にするために使用される。指数ｉは、「２」に設定され５３８、すなわち、境界から離れ、指数ｊもまた、「２」に設定される５４０。データアレイＲＥＤＵＣＥＤ  ＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）は、ゼロに初期化される５４２。ＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）が２５５に等しい場合には、すなわち、識別されたピクセルが、縁検出サブルーチン２５６による高い勾配値のため「縁」として特徴づけられている場合には、サブルーチン２６０は、１に等しくない値用にＶＩＳＩＴＭＡＰ（ｉ，ｊ）をテストし５４８、それは、識別された点が既に分析されてはいないことを示す。ＥＤＧＥ（ｉ，ｊ）値が２５５ではない場合には（すなわち、ゼロである場合には）、サブルーチンは、ＶＩＳＩＴＭＡＰ（ｉ，ｊ）を１に設定し５４６、その点がアクセスされ、分岐して指数をインクレメントすることを示す。同様に、点が分析されたことをテストが示す５４８場合には、サブルーチンはまた、テスト５４８から分岐し、指数を新しい点にインクレメントする。ポジティブテスト５４８が、ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴをゼロに、ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（Ｃｏｕｎｔ）をゼロに、ＶＩＳＩＴＭＡＰ（ｉ，ｊ）をゼロに設定する。変数ＣＯＵＮＴが所定のＬＩＭＩＴ、たとえば、ｘまたはｙ方向のピクセルの数の２倍、よりも大きい５５２場合には、エラー報告が生成される５５４。ＬＩＭＩＴより長い真の界面はない。ＣＯＵＮＴがＬＩＭＩＴ未満である場合には、ｙ方向のポインタＰＯＩＮＴＥＲＹ（Ｐｏｉｎｔｃｏｕｎｔ，Ｃｏｕｎｔ）が、指数ｊの現在値に等しく設定され５５６、ｘ方向のポインタは、指数ｉの現在値に等しく設定される。縁連結サブルーチン２６０は、別のサブルーチンＬＯＣＡＬ  ＣＨＥＣＫを呼び出し、これは、隣接するピクセルを調べ、さらに下記のように説明される。サブルーチンＬＯＣＡＬ  ＣＨＥＣＫ（図１２）は、２５５の値を有する連続点またはピクセルの数に等しいＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴの数に戻る。この縁または境界の長さ（ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ）は、ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（Ｃｏｕｎｔ）で記録される５６０。指数ＣＯＵＮＴは、別の可能な境界を識別するのに備えて、１によってインクレメントされる５６２。指数ｊは、ｊが幅より１つ小さくなる（ステップ５６６）までインクレメントされ５６４、テストが繰り返される。フィールドの周辺上の点を除外して、完全な幅がテストされたときには、指数ｉは、周辺上の点を除外して、完全な高さがテストされる５７０まで、インクレメントされる５６８。
【００９４】
サブルーチン２６０は、次に、界面になるには小さすぎる縁を排除する。所定の数を選択することによって、または、データフィールドの高さまたは他の寸法のパーセンテージ（ＭＩＮＥＤＧＥ）等の計算によって、最小長さＭＩＮＬＥＮＧＴＨが設定され５７２、変数ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴがゼロに設定される。指数ｉは、ゼロに設定される５７４。ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）の値がＭＩＮＬＥＮＧＴＨよりも大きい場合には、そのように識別された縁は、境界の一部であってもよい。変数ＡＶＧは、ゼロに設定され５７８、指数ｊは初期化される５８０。（ＰＯＩＮＴＥＲＸ，ＰＯＩＮＴＥＲＹ）におけるデータアレイＲＥＤＵＣＥＤＥＤＧＥＤＡＴＡの点が２５５に設定され、ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）の値は、これをＡＶＧに加えることによって蓄積される５８２。指数ｊはインクレメントされ５８４、このサイクルは、ｊがＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）によって示された長さに達するまで、繰り返される５８６。サブルーチンは、ゼロによって割られるエラーを回避するために、ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）の値がゼロではないことをチェックする５８８。ＡＶＧの値は、上記ステップ５８２でＡＶＥに蓄積された生値をＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）によって割ることによって、最終決定される５９０。ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴが１０未満である５９２場合には、データアレイＣＡＬＥＤＧＥ（ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴ）に、値ＷＩＤＴＨＳＰＯＩＬ×ＡＶＧが与えられ、すなわち、スポイルサブルーチンで上記に述べられた選択的な試料採取を除いたピクセルの真の長さである。次いでＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴはインクレメントされる５９６。指数ｉもまたインクレメントされ５９８、サイクルは戻り、６００ｉがＥＤＧＥＣＯＵＮＴに等しくなるまで、すなわち、すべての先に識別された縁が最小長さ用にテストされるまで、ＥＤＧＥＬＥＮＧＴＨ（ｉ）をテストする５７６。
【００９５】
変数ＣＡＬＣＯＵＮＴは、ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴに等しく設定され６０２、これは、依然として境界の候補である長い縁の数である。ＣＡＬＣＯＵＮＴが１０または別の所定の限界よりも大きい６０４場合には、サブルーチンは終了する６０６ａ。そうではない場合には、指数ｉおよびｊが再度初期化され６０８、６１０、ＣＡＬＥＤＧＥ（ｊ）が、ＣＡＬＥＤＧＥ（ｊ＋１）の隣接する値と比較される６１２。値はソートされ６１４、そのため、ＣＡＬＥＤＧＥの値は増加する。指数ｊは、インクレメントされ６１６、ＣＡＬＥＤＧＥのすべてのエントリーがテストされる６１８まで、すなわち、ｊがＣＡＬＣＯＵＮＴ−１を超えるまで、ソートは継続する。次いで、ｉをインクレメントすることによって６２０、ｉもまたＣＡＬＣＯＵＮＴを超える６２２まで、プロセス全体が繰り返され、このようにして、ＣＡＬＥＤＧＥの値の完全ソートを提供する。サブルーチンは終了する６０６ｂ。
【００９６】
縁連結サブルーチン２６０に関連して、図１１ｂに参照されたローカルチェックサブルーチン５５８は、図１２ａおよび図１２ｂにさらに説明される。ローカルチェックは、隣接するピクセルまたは点の１つもまた縁であるか否かを確かめるために、縁として識別されたピクセルまたは点のまわりのピクセルを試料採取する。ローカルチェックサブルーチン５５８が開始する６２４ときに、縁連結サブルーチンからの指数ｊおよびｉの値は、このサブルーチン内で使用するために、それぞれ、ｓＡＸＩＳおよびｒＡＸＩＳが割り当てられる６２６。サブルーチンは、これらの値が許容範囲内にあるか否かをチェックする６２８。ない場合には、サブルーチンは終了する６６０ａ。許容可能である場合には、サブルーチンは、ローカルチェックサブルーチン内で使用するために、原則的な縁連結サブルーチンで創出されているＶＩＳＩＴＭＡＰ（ｉ，ｊ）に対応するダミーのビジットマップ６３０を設定する。ローカル指数ｉおよびローカル指数ｊは、１に初期化される６３２、６３２。ｉおよびｊの両方がゼロである６３６場合には、識別された点は囲繞する点ではなく、サブルーチンは次のテストを飛ばす。（ｓＡｘｉｓ＋ｉ，ｒＡｘｉｓ＋ｊ）におけるビジットマップが１に等しくない（ステップ６３８）場合には、識別された点は、以前には分析されていない。ビジットマップは、識別された点を１に等しく設定する６４０ことによって更新され、点が縁であるか否か、すなわち、この例では割り当てられた値２５５を有するか否かを確かめるために、点（ｓＡｘｉｓ＋ｉ，ｒＡｘｉｓ＋ｊ）におけるデータアレイＥＤＧＥの値がチェックされる６４２。点が縁の一部である場合には、変数ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴは、１によってインクレメントされる６４４。ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴの値は、予め選択された最大ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ  ＬＩＭＩＴに対してテストされ６４６、ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴがありそうになく大きくなった場合には、サブルーチンは終了する６６０ｂ。そうでなければ、点の座標用にポインタが記録される６４８。サブルーチンローカルチェックは、次いで、縁特徴を有する新しく識別された点のためにそれ自体を呼び出す６５０。ローカルチェックの元々の場合に戻ると、ローカル指数ｊは、１から−１へデクレメントされ６５２（ステップ６５４）、これは、ローカル指数ｉもまた１から−１へデクレメントされる６５６（ステップ６５８）間、繰り返される。このプロセスは、したがって、元々の縁点を囲繞する８ピクセルを試料採取し、点のチェーンに破断が発生するまで、隣接する接続された縁点に従う。すべての点がテストされたときには、サブルーチンは終了する６６０ｃ。
【００９７】
領域サブルーチン
領域サブルーチン２６４は、先行するサブルーチンによって識別された縁によって規定された領域の平均強度を見出すことによって、有効界面の識別をさらに確認し、機器は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンし、上記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる。機器は、各領域のピクセルの平均強度を決定してもよい。これはまた、隣接する領域のピクセルの平均強度を比較してもよく、平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、隣接する領域を共通領域に結合してもよい。限界は、強度差要因であってもよい。界面は、結合された領域に基づいて、再決定されてもよい。
【００９８】
領域サブルーチン２６４は、指数ｉを２に、すなわち、データアレイの境界内部の列に、設定する６６４ことによって、開始する６６２。変数ＥＤＧＥＣＯＵＮＴ、すなわち、選択された列の縁の数が、ゼロに初期化され６６６、指数ｊもまた２に６６８、すなわち、データアレイの境界内部の行に設定される。（ｉ，ｊ）におけるＲＥＤＵＣＥＤ  ＥＤＧＥデータアレイの値が２５５に等しい場合には、ＥＤＧＥＣＯＵＮＴは１によってインクレメントされる６７２。ＥＤＧＥＣＯＵＮＴがＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴ未満であるかまたは等しい（ステップ６７４）限り、それは、境界として識別されるために的確であると決定された長い縁の数であるが、データアレイＲＣＰＯＩＮＴ（ｉ，ＥＤＧＥＣＯＵＮＴ）は、領域の列における点に関するデータ用であり、ＩＭＡＧＥ（ｉ，ｊ）の値によって増加される６７６。さらなるデータアレイＲＣＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ（ｉ，ＥＤＧＥＣＯＵＮＴ）が、１によってインクレメントされる６７８。プログラムは、強度値の合計をＲＣＰＯＩＮＴに蓄積し、試料採取された点の数をＲＣＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴに蓄積する。指数ｊがインクレメントされ６８０、サブルーチンは、幅マイナス１未満であるｊ値をテストし６８２、すなわち、データアレイの右境界内部の行であり、それは、テストされている列の頂部から、２ピクセル離れている。ＥＤＧＥＣＯＵＮＴがＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴに等しくない６８４場合には、ｉによって識別された列のデータは、指数ｊをゼロに設定し６８６、ＲＣＰＯＩＮＴ（ｉ，ｊ）のすべてのエントリーをゼロに設定し６８８、ＲＣＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ（ｉ，ｊ）のすべてのエントリーもまたゼロに設定する６９０ことによって、消去される。指数ｊは、ｊがＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴ未満であるかまたは等しい６９４限り、インクレメントされる６９２。これは、ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴのｊ値より下のデータアレイのｉ列のエントリーをゼロへ入れる。次いで、指数ｉがインクレメントされ６９６、ｉが高さ−１未満である限り、すなわちデータフィールドの右側部内にある限り、ｉによって識別された各列用に、プロセスは進む。
【００９９】
次いで、識別された領域の平均ピクセル強度および強度の強さが、計算される。強度の強さは、平均の強度点の数を測定する。指数ｉはゼロに設定され７００、指数ｊもまた、ゼロに設定される７０２。ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ（ｉ，ｊ）がゼロではない７０４場合、ＡＶＥＩＮＴ（ｉ）、すなわち、列ｉの点の数用の変数は、ＰＯＩＮＴ（ｉ，ｊ）、すなわち領域の列ｉの点の数によって増加され、ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）、すなわち、領域の列ｉの点の累積強度は、ＰＯＩＮＴＣＯＵＮＴ（ｉ，ｊ）によって増加される（ステップ７０６）。指数ｊは、ＨＥＩＧＨＴに達する７１０までインクレメントされ７０８、これは、ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴに達する７１４まで指数ｉがインクレメントされる７１２ため、繰り返される。
【０１００】
領域の間の閾値は、隣接する区域を比較することによって適応的に計算され、その区域が、異なる相を表すと言ってもよいように、大幅に異なっているか否かを決定する。変数ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＣＯＵＮＴはゼロに設定され７１６、指数ｉはゼロに設定される７１８。ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）がゼロより大きく７２０、且つ、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＣＯＵＮＴが９未満である７２４場合には、変数ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ（ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＣＯＵＮＴ）は、ＡＶＥＩＮＴ（ｉ）をＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）で割ったものに等しく設定され７２６、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＣＯＵＮＴは１によってインクレメントされる。他方、ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）がゼロである場合には、ＡＶＥＩＮＴ（ｉ）は、ゼロに設定される７２２。
【０１０１】
２つの隣接する領域の間のコントラスト、または、平均強度の差が、十分に大きくない場合には、２つの領域は、単一の領域に合併される。次いで、合併した領域の平均強度は、合併されている２つの領域の重量平均である。ｉがゼロより大きく７３０、且つ、ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴおよびＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）がゼロより大きい７３４ため、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＤＩＦＦは、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭをＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴで割って、ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）で割ったＡＶＥＩＮＴ（ｉ）を引いたものである（ステップ７３６）。ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＤＩＦＦが予め選択された限界ＤＩＦＦＡＣＴＯＲよりも大きい７３８場合には、カウンタＴＨＲＥＳＨＣＯＵＮＴはインクレメントされ、変数ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ（ｉ）はＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＦＦに設定され、変数ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭはＡＶＥＩＮＴ（ｉ）であり、ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴはＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）である（ステップ７４２）。十分なコントラストがない（ステップ７３８）場合には、２つの領域は、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭをＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭおよびＡＶＥＩＮＴ（ｉ）の合計に設定し７４０、ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴをＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴにＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴおよびＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）の合計に設定することによって、結合される。ｉがゼロに等しい（ステップ７３０）ため、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭはＡＶＥＩＮＴ（ｉ）であり、ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴはＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｉ）である（ステップ７３２）。
【０１０２】
指数ｉはインクレメントされ７４４、プロセスは、ｉがＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴよりも大きくなるまで７４６、ステップ７２０から繰り返される。ＥＤＧＥＣＯＵＮＴはＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴに設定され、ＲＥＤＵＣＥＤＣＯＵＮＴは、その後のプロセスのためにＴＨＲＥＳＨＯＬＤに設定される７５０。領域サブルーチン２６４は完了する７５２。
【０１０３】
縁確認サブルーチン
縁確認サブルーチン２６６は、減少した領域または強化した領域の強度を計算することによって、真の縁が検出されていることを検証する。
【０１０４】
このサブルーチンは、変数ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭおよびＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴをゼロに初期化する７５６ことによって、開始する７５４。指数ｊおよび指数ｉは、ゼロに設定される７５８。ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＦＦ（ｊ）がゼロより大きい場合には、ＡＶＥＩＮＴ（ｉ）は、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭをＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴで割ったものに設定される７６２。次いで、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭは、ＡＶＥＩＮＴ（ｊ）である。ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴは、ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｊ）である。ＩＮＴＥＲＦＡＣＥＰＯＳＩＴＩＯＮＳ（ｉ）は、ＣＡＬＥＤＧＥ（ｊ−１）である。指数ｉは、インクレメントされる７６６。ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＦＦ（ｊ）がゼロである場合には、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭは、ＡＶＥＩＮＴ（ｊ）によって増加され７６２、ＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴは、ＩＮＴＳＴＲＥＮＧＴＨ（ｊ）によって増加される。
【０１０５】
指数ｊは、インクレメントされ７６８、プロセスは、ｊがＥＤＧＥＣＯＵＮＴを超える（ステップ７７０）まで、ステップ７６０から繰り返される。ＲＥＤＵＣＥＤ  ＡＶＥＲＡＧＥ  ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ（ｉ）は、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＳＵＭをＳＴＲＥＮＧＴＨＣＯＵＮＴによって割ったものに設定される７７２。サブルーチン２６６は完了する７７４。
【０１０６】
上記に述べられた画像処理は、結果として、分離された血液成分の間で、たとえば、遠心分離血液分離機における赤血球、軟膜および血漿の層の間で、界面をリアルタイムに確実に識別する。機器は、次いで、選択されたインタフェースの場所が収集チューブに対して制御されるように、分離容器２８内への血液の流れを制御するポンプ１５８、１６０、１６２のスピードを調整してもよい。結果として、選択された血液成分を自動的に収集することができる。選択された血液成分は、たとえば、赤血球、軟膜であってもよく、軟膜は、血漿の白血球を含む。同時に、収集ポートを通って収集されている細胞の数は、収集ポート１１２に焦点を合わせられた画像領域から計算することができる。
【０１０７】
本発明の装置および方法は、白血球を除去し血小板を収集する点に関して述べられてきたが、この記載は、本発明の範囲に関する限定として解釈すべきではない。本発明は、血液のいずれの粒子成分を互いから分離するために使用されてもよく、または、本発明は、血液分離以外のフィールドに使用することができる。たとえば、飽和流動床は、赤血球から形成されてもよく、赤血球が過度に凝集しない限り、白血球が流体チャンバ２２を通って流れるのを防止する。あるいは、粒子を担持する液体は、食塩水であってもよくまたは血漿用の別の代用品であってもよい。加えて、本発明は、骨髄採取収集から、または、分娩に続いて採取された臍帯細胞収集から、白血球または他の成分を、除去するために実施されてもよい。別の態様では、本発明は、Ｔ細胞、幹細胞または腫瘍細胞を収集するために実施することができる。さらに、血液にも生物関連物質のいずれにも関係のない流体から粒子を濾過するかまたは分離することによって、本発明を実施することができる。
【０１０８】
本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明の構造および方法に、様々な修正および変形を行うことができることは、当業者には明らかである。むしろ、本発明は、下記の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという条件で、修正および変形をカバーするように意図される。
【図１】
2010500900.tif 000003
【図２】
2010500900.tif 000004
【図３】
2010500900.tif 000005
【図４】
2010500900.tif 000006
【図５】
2010500900.tif 000007
【図６】
2010500900.tif 000008
【図７】
2010500900.tif 000009
【図７ａ】
2010500900.tif 000010
【図７ｂ】
2010500900.tif 000011
【図７ｃ】
2010500900.tif 000012
【図７ｄ】
2010500900.tif 000013
【図８】
2010500900.tif 000014
【図９】
2010500900.tif 000015
【図９ａ】
2010500900.tif 000016
【図９ｂ】
2010500900.tif 000017
【図９ｃ】
2010500900.tif 000018
【図９ｄ】
2010500900.tif 000019
【図１０】
2010500900.tif 000020
【図１０ａ】
2010500900.tif 000021
【図１０ｂ】
2010500900.tif 000022
【図１０ｃ】
2010500900.tif 000023
【図１０ｄ】
2010500900.tif 000024
【図１１】
2010500900.tif 000025
【図１１ａ】
2010500900.tif 000026
【図１１ｂ】
2010500900.tif 000027
【図１１ｃ】
2010500900.tif 000028
【図１１ｄ】
2010500900.tif 000029
【図１２】
2010500900.tif 000030
【図１２ａ】
2010500900.tif 000031
【図１２ｂ】
2010500900.tif 000032
【図１３】
2010500900.tif 000033
【図１３ａ】
2010500900.tif 000034
【図１３ｂ】
2010500900.tif 000035
【図１３ｃ】
2010500900.tif 000036
【図１３ｄ】
2010500900.tif 000037
【図１３ｅ】
2010500900.tif 000038
【図１３ｆ】
2010500900.tif 000039
【図１４】
2010500900.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【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】
流体成分を分離するための密度遠心分離血液処理システムであって、
中心回転軸を中心にして回転する分離チャンバと、
前記分離チャンバの流体流れを規制する少なくとも１つのポンプと、
前記密度遠心分離血液処理システムの観察領域を照射するための入射光線を提供するために前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光源であって、それによって、前記観察領域から伝達された光か散乱した光かまたはその両方を生成する光源と、
前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を収集するために、且つ、前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方の少なくとも一部を二次元デテクタに方向づけるために、前記密度遠心分離血液処理システムに光連通する光収集要素と、
各ピクセルが強度を有するピクセルのフィールドとして、前記光収集要素によって設けられた前記観察領域から前記伝達された光か散乱した光かまたはその両方を受け取り検出するように位置決めされた前記二次元デテクタであって、前記デテクタは、前記予期される界面に平行なピクセルの行と、前記予期される界面に垂直なピクセルの列と、を有するほぼ均一に間隔をおいたピクセルを備え、前記デテクタは、選択された行および列のピクセルのみが試料採取されるように、前記均一に間隔をおいたピクセルの選択されたピクセルを試料採取し、かつ選択された列の数は、選択された行の数未満であり、前記二次元デテクタは、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有する、二次元デテクタと、
１つまたはそれ以上の界面を弁別するために連続した少なくとも２つの画像処理手順を使用する計算機器と、
前記計算機器からの信号に応答して、前記少なくとも１つのポンプのまたは前記分離チャンバの、スピードを規制するコントローラと、
を備える密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２】
行に沿ってｎ個ごとのピクセルおよび列に沿ってｍ個ごとのピクセルが試料採取される、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項３】
ｎは、ｍの２倍から１０倍大きい、請求項２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項４】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面の複数の連結された隣接する縁を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、連結された隣接する縁は、前記連結された隣接する縁の長さが所定の最小長さよりも大きい場合に界面として認識される、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項５】
前記最小長さは、前記観察領域の幅の少なくとも７５％である、請求項４記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項６】
前記画像処理手順は、血液成分の間の界面を検出するためにピクセル値のフィールドをスキャンすることを備え、前記検出された境界に対する領域にピクセルを割り当てる、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項７】
前記計算機器は、前記領域の各々におけるピクセルの平均強度を決定する、請求項６記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項８】
前記計算機器は、隣接する領域におけるピクセルの平均強度を比較し、前記平均強度の差が予め決定された限界を超えない場合には、前記隣接する領域を共通領域に結合する、請求項７記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項９】
前記予め決定された限界は、強度差要因である請求項８記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１０】
前記界面は、前記結合された領域に基づいて再決定される、請求項８記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１１】
前記二次元デテクタは、前記予期される界面に垂直な感度に比較して、前記流体成分の間の予期される界面に平行な方向に、減少した感度を有する、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１２】
前記画像処理手順は、選択されたピクセルの強度を受け取ることと、血液成分の間の界面の検出を強調するために拡散関数を決定することと、を備える、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１３】
前記拡散関数は、少なくとも２方向に強度の第２の偏導関数と、時間に対する強度の偏導関数と、を備える、請求項１２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１４】
前記拡散関数は、実験定数を備える、請求項１３記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１５】
前記拡散関数は、下記を計算することによってピクセルの強度を予測し、
Ｉｔ＋１＝Ｉｔ＋α＊（Ｉｉ，ｊ−１＋Ｉｉ−１，ｊ＋Ｉｉ＋１，ｊ＋Ｉｉ，ｊ＋１−４＊Ｉｉ，ｊ）
ただし、
αは、実験定数であり、
ｉおよびｊは、特定の方向であり、
Ｉｉ，ｊは、ある場所におけるピクセルの強度であり、
Ｉｉ，ｊ−１、Ｉｉ−１，ｊ、Ｉｉ＋１，ｊおよびＩｉ，ｊ＋１は、前記場所の前記ピクセルに隣接するピクセルの強度であり、
Ｉｔは、選択された時間におけるピクセルの強度であり、
Ｉｔ＋１は、次の時間における拡散したピクセルである、請求項１４記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１６】
前記実験定数は、約０．２である、請求項１５記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１７】
前記画像処理手順は、前記ピクセル値の勾配のセットを決定することを備える、請求項１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１８】
選択された方向における隣接する勾配を超える前記勾配用のピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられ、前記選択された方向における隣接する勾配を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項１７記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項１９】
前記場所における勾配が閾値を超える場合のみ、前記ピクセル場所に、界面を表す値が割り当てられる、請求項１８記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２０】
前記勾配用のピクセル場所には、前記場所における勾配が閾値を超える場合に、界面を表す値が割り当てられ、前記閾値を超えない前記勾配用のピクセル場所には相を表す値が割り当てられる、請求項１８記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２１】
勾配の前記セットは、最大勾配に対して標準化される、請求項２０記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２２】
前記標準化された勾配の数は、前記標準化された勾配の大きさの範囲の選択された数の範囲内である、請求項２１記載の密度遠心分離血液処理システム。
【請求項２３】
前記閾値は、前記標準化された勾配の平均値で設定される、請求項２２記載の密度遠心分離血液処理システム。
【国際調査報告】
2010500900.tif 000041
2010500900.tif 000042
2010500900.tif 000043
2010500900.tif 000044
2010500900.tif 000045
2010500900.tif 000046