JPH0369070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は抗凝固性全血の遠心分離処理による見
本におけるほゞ正確な血液成分の数を測定する改
良型の方法及び装置に係る。

ロ 従来技術及び問題点 米国特許第4027660号、第4082085号ならびに第
4137755号は遠心分離処理による毛細管血球見本
中の血液成分層を物理的に引き伸ばす装置及び方
法に係る。米国特許第4196570号は最初にあげた
特許で得られるような物理的に細長く伸ばした成
分層から血球成分カウントを得るための装置に係
る。

一般的に述べると、上記に引用した特許には抗
凝固性全血を細長くした浮遊体と共に毛細管内に
おく方法について記載されている。浮遊体は一般
に円筒形状をしており、毛細管の内径より小さい
所定量の外径をもつている。これにより浮遊体の
外面と管内径との間の管内に環状の自由スペース
又は空所が形成される。含有見本及び浮遊体は遠
心分離処理された血液成分を管内径で層に形成さ
せ、それにより赤血球層と、顆粒球、リンパ球、
単球及び血小板より成るバツフイコート層と、血
しよう層を形成する。このためバツフイコート成
分は環状のフリースペース内に詰まりそれにより
若干数のバツフイコート成分層の物理的引き伸ば
しがもたらされる。浮遊体の比重はそれが赤血球
層内に浮遊しバツフイコート層より血しよう内に
延びるように選ばれている。色素が前以て血液見
本に添加され各種血液成分粗をいろいろと彩色
し、遠心分離処理後それらが毛細管内でいろいろ
と彩色されて見えるようにする。次いで、毛細管
を米国特許第4156570号の主題を形成する装置に
位置ぎめし、そこで長手方向軸線の周りに回転せ
しめ色素をして螢光を発せしめる光源に露出させ
る。それぞれの層は異なつた色で螢光を発し、管
の回転により各種層接触面のすべての不均一は消
去する。次に各層の軸方向寸法が管回転の際測定
され、測定値は成分カウントに変換される。この
ようにして、概略の成分カウントを医療検査目的
に得ることができる。

上記方法は、大抵の場合比較的均一な接触面が
発生するので多くの場合全く受け入れられるもの
である。しかしながら、成分カウントの食い違い
は隣接層間における接触面が特別に不規則な形成
を示す時に発生するものである点特記される。か
かる不規則性は管を手荒く取扱つたりもしくは周
りの温度が高すぎる際発生する。各層の半径方向
厚さは固定されており、管内径の円周長さが固定
されているので各層における血球の量は各層の軸
方向寸法に比例する。血球層境界域面がきわ立つ
て不規則な時に発生する困難は層の真正の軸方向
寸法の直接測定により本発明で解決される。真正
の軸方向寸法は、管（従つて層）の外周について
順次軸方向寸法測定を行い、次に１つ１つの測定
値を平均し各層の真正の軸方向寸法を見出すこと
により得られる。次に、各層の血球数は真正の軸
方向寸法がいつたん判明するとこれを確定でき
る。本発明は層の真正の軸方向寸法を見出すため
層を直接測定するための自動操作による方法なら
びに装置を提供する。

ハ 発明の目的 従つて、本発明の目的は、各層が不規則な境界
面で形成されている抗凝固性全血の遠心分離処理
による毛細管見本における遠心分離層の成分血球
の血球カウントを確定するための方法及び装置を
提供する。

本発明の他の目的は、１つは多くの血球層の真
正な軸方向寸法の直接測定の行われるような上述
の如き方法及び装置を提供することにある。

更に他の目的は、血球層の真正な軸方向寸法が
回転せしめられる毛細管の反復光学的走査により
行われる一連の次々の実際の軸方向測定の平均を
とることにより確定されるような上述の如き方法
及び装置を提供することである。

本発明の上記及びその他の目的と利点について
は添付図面参照による下記方法及び装置の好適実
施例の詳細説明より直ちに明かになる。

ニ 実施例及び作用 第１図は本発明による装置の一好適実施例の図
式斜視図を示す。図示せる血液見本含有管１には
上述の米国特許第4082085号に記載の如き遠心分
離処理をした抗凝固性全血見本と浮遊体とが含ま
れている。管１はその両端を、ステツプモータ１
１により漸増式に回転する自動芯出し型のばね負
荷マンドレル１０により支持されている。後述す
る如く、モータ１１によりマンドレル１０及び管
１は約6゜又は360゜の相次ぐ角度にわたつて回転さ
れることが好ましい。マンドレル１０及びモータ
１１はフレーム９上に取付けられ、フレーム９は
雌ねじを切つたブツシユブロツク１４に固定され
ている。ブロツク１４はねじロツド１３を受けて
おり、ねじロツド１３は可逆型ステツプモータ１
２により回転する。モータ１２とロツド１３は固
定フレーム（図示省略）上に取付けられ、ブロツ
ク１４は固定フレームにキー止めされ、ブロツク
１４とフレーム９、モータ１１、マンドレル１０
及び管１１はロツド１３のモータ１２による回転
につれ管１の軸線方向の往復直線運動を受ける。
従つて、モータ１２が前進及び逆転サイクルを通
じて運転されるにつれロツド１はその軸線にそい
一方向に動き、反対方向に戻る。この運動の程度
は管１のバツフイコート含有域１９を後述の要領
で装置により走査できるように選ばれている。ス
テツプモータ１１と１２はステツプモータ駆動装
置１５で動かされる。

石英ハロゲンランプ１６などの光源が管１の領
域１９に光線を向けるよう固定フレーム上に取付
けられている。レンズ１７はランプ１６より発す
る光線を管の領域１９に焦点合わせするよう働
く。適当なフイルター１８を配置し血液見本内の
染料の螢光を励起するのに要する波長の光線以外
の波長光のすべてを遮断する。血液見本中の染料
としてアクリジンオレンジを使用した場合、励起
波長は460ナノメータ付近に集中し、螢光染料か
ら発する光線の波長は560ナノメータ及び680ナノ
メータ近くに集中している。

放射光線はレンズ２０で集められ、この放射光
線波長以外の光線波長をすべて遮断するフイルタ
ー２１を通過する。特に、フイルタ２１はランプ
１６からの励起光線波長の通過を阻止するよう作
動せねばならぬ。光電管２３がレンズ２０及びフ
イルタ２１を通過する光波の強度を測る。ダイヤ
フラム２２が光電管２３の前におかれ光電管２３
に送られる光線束の範囲を本例の場合好適には直
径約100ミクロンのスポツトにしぼるように構成
する。アンプリフアイヤ２４が光電管２３に接続
され、光電管で発生した光電気信号を増幅しこの
増幅信号をコンバータ２５に伝えるよう作動がで
き、コンバータ２５で信号はアナログからデジタ
ルに転換される。コンバータ２５はコンピユータ
２６に接続されている。コンピユータ２６はコン
バータ２５をコントロールし、同様にステツプモ
ータ１１，１２をもコントロールする。コンピユ
ータ２６は装置を２種類の方法のいずれかで作動
することができる。コンピユータ２６はコンバー
タ２５に読取りを行うよう指示し、同時にステツ
プモータ１１に360゜の角度にわたり管１が段階的
に回転するよう指示することができる。この読取
値は次にコンピユータ２６に記憶される。そこ
で、コンピユータはステツプモータ１２に指令を
出し、ロツド１３を一定角度回転せしめそれによ
り管１を100ミクロンの距離（ダイヤフラム２２
の窓の大きさ）だけ動かす。このように管１が軸
方向に移動した後、コンピユータ２６はコンバー
タ２５にもう一組の読取りを行うよう指示し、同
時に又ステツプモータ１１に対しもう一度管１が
360゜の角度に段階状に回転するよう指示する。こ
の２番目の読取値はコンピユータ２６に記憶さ
れ、同じ工程が３回反復される。見本の全体の目
標域１９が走査され読取られるまでこの操作工程
は繰返される。別の作動様式によれば、コンピユ
ータ２６はコンバータ２５に読取りを指示し、次
にステツプモータ１２に対しロツド１３が漸進的
に回転を行うよう指示し目標域１９の全軸方向距
離が走査されるよう十分に管１を軸方向に移動せ
しめる。読取値はコンピユータ２６に貯えられ、
次いでコンピユータ２６はステツプモータ１１に
対し管１１がほゞ6゜の角度にわたり回転するよう
指示を与える。次に、コンバータ２５はもう一組
の読取りを行うよう指示され、同時にステツプモ
ータ１２は管１を目標域１９の全長にわたり戻す
よう反対方向に漸進的にロツド１３を回転するよ
う指示される。この２番目の操作工程を目標域１
９の全外周が読取られかつ記憶されるまで反復す
ることができる。上記作動様式のいずれにおいて
も、見本の全目標域１９の螢光の強度がコンピユ
ータメモリに貯えられる。次に、血球バンドのそ
れぞれの程度又は面積がコンピユータ２６により
計算され、血球サイズ情報及び半径方向のバンド
の厚み情報（これは浮遊体と管内径との間の空間
又はフリースペースの半径方向厚みに等しい）の
使用により血球数に変えられるものであり、その
情報は前にコンピユータ２６に入力されている。
次に、実際の血球カウント数が順次デジタル読出
しフレーム２７に表示される。

次に、第２図において読取り装置の別の例が示
されている。この図の装置の場合、ある部品は第
１図の場合と同じであり、同じ参照番号を用いて
示している。第２図の装置には管１の両端を保持
するためのマンドレル１０があり、このマンドレ
ル１０はフレーム９に取付けられステツプモータ
駆動装置１５によりコントロールされるステツプ
モータ１１によつて回転される。既述の如く、ラ
ンプ１６がレンズ１７により管１の見本の目標域
１９に焦点を合わされ、ランプ１６の発する光線
はフイルタ１８によりろ過される。見本より発す
る光線がレンズ２０により選択フイルタ２１を介
し番号３０に一括表示せる直線状列の光電池上に
焦点を結ぶ。第３図に示すように、この配列３０
には一直線上に配列した光電池２９のおかれた平
坦な絶縁基板が含まれる。第３図に示すタイプの
市販品には１本の列に1024個もの光電池が設けら
れる。感光素子はダイオード（レチコン）型もし
くは負荷結合（フエヤチヤイルド）型のいずれで
も良い。目標域１９の像がレンズ２０によりフイ
ルタ２１を介し列３０の光電池２９上に焦点を結
ぶと、配列３０のそれぞれの電池２９よりの螢光
度の読取値がアンプリフアイヤ２４で増幅されコ
ンバータ２５でデジタル信号に変えられコンピユ
ータ２６に送られることは既述の通りである。全
部の目標域１９の線状部分の螢光度は一度に測ら
れるので、管１を軸方向に移動する必要がなくな
り管１は単にその軸線の周りに回転させ次の円周
面域を見えるようにしさえすれば良い。従つて、
第２図の実施例は第１図の例より機械的に簡単で
ある。他方、第２図の実施例に用いられる配列は
第１図の実施例に用いる光電管より若干感光性が
劣り、従つて場合により同じように正確なもので
はない。

第４図から第９図において、コンバータからコ
ンピユータが入力した血管層の「地図」の図式表
示と共に血液見本の遠心分離で形成される各種の
血球間境界面が図示されている。第４図に示すよ
うに、顆粒球帯４１とリンパ球・単球帯３１及び
血小板帯３２は遠心分離処理をした見本中で鮮明
な境界面をもつている。ライン３３にそう絵素の
コンピユータによる検査により第４図に示すヒス
トグラム又は棒グラフＢが得られる。このヒスト
グラムの水平軸は血液見本の長手方向軸線にそう
距離を表わしており、ヒストグラムの垂直軸は各
種血球のさまざまな螢光強度を表わしている。第
４図に示すような見本では、コンピユータは単に
螢光の明白な不連続を探さくしかかる不連続間の
距離３４を測定しさえすれば良い。この距離３４
がコンピユータでいつたん測定されると、測定値
に一定の係数が乗ぜられ各種血球の計数を得る。

第５図は層３１と３２との間の境界面が張り出
しによりゆがめられている見本を示す。この２つ
のヒストグラムＢとＣは、測定が単にライン３５
と３６にそつてのみ行われるとするとライン３５
と３６にそつてとるそれぞれの読取りは血球層の
違つた軸方向寸法を示すことを示している。しか
しながら、連続的に長手方向走査を実施する際別
別の測定値はすべてを平均化することによりコン
ピユータはこの問題を避ける。

第６図は血球層４２と４１との間における鋸歯
状の境界面にともなつて発生する同様な問題を示
す。この見本のためのヒストグラムＢは傾斜した
境界面を有し、この傾斜面３８の幾何学的平均に
より細胞層４１の軸方向寸法４３の測定を始める
正しいラインを提供する。この幾何学的平均は既
述の如くそれぞれの相次ぐ走査の分析でコンピユ
ータにより計算される。

第７図は第４図同様輪郭のはつきりした見本を
示し、ヒストグラムＢはライン３９にそつた円周
面の順次走査により得られる。第４図の如く、ヒ
ストグラムには明りような輪郭の急激な不連続が
あり、これらはコンピユータにより注記され平均
化を必要としない。

第８図は、層４１と４２との間の境界面は不明
りようで層３１と３２との境界面が不規則である
点で第６図に示すものと同様な見本を示してい
る。第８図の見本のヒストグラムＢは平均の円周
方向の読み即ち第７図に示すライン３９の方向に
とつた読みを示している。このヒストグラムＢの
斜線部分は補正された層の大きさを引き出すのに
挿入すべき領域を表わしている。これはそれぞれ
の斜線部分の面積を計算しこれを帯長増加分に転
換することにより達成され、同じ色彩強度は第８
図のヒストグラムＢの水平ラインにより輪郭が明
かにされている全強度読みと見做す。補正ヒスト
グラムは第８図のＣに示される。

第９図は、第７図に示すライン３９にそうよう
に円周方向に走査を行う際複雑な問題を呈するよ
うな細胞層３１における層形成を示している。こ
の型式の成層の場合、それぞれの直線状走査は周
りの層４１又は３２の若干を含むことができる。
この条件により第９図のＢに示すようなヒストグ
ラムがもたらされる。このヒストグラムの４０の
領域には明かな強度の平面台部が見られず、従つ
てこの点における領域４０の幅についてのいかな
る解しやくも誤つたものである。かかる条件がコ
ンピユータにより認められると、不規則曲線４０
のフエーリエ変換を実施するようプログラム化さ
れておりその結果は第９図のＣに示されている。
第９図の曲線Ｃにおける斜線域は層３１の領域を
表わす。若し層３１の最大強度が判ると、コンピ
ユータは第９図のＤに示す層３１の真正の軸方向
寸法を計算することができる。最大強度を得るに
は、管の回転を止め１つの長手方向又は軸方向の
走査を行い問題の層のピーク強度の位置ぎめ及び
その測定をしさえすれば足りる。

以上の技術は血液見本のその他の領域の分析に
も同様に応用できるものである。網赤血球（新し
く形成された赤血球）は顆粒球近くの拡散帯内に
横たわつている。網赤血球層の有効軸方向寸法は
同様にして計算することができる。血球層を識別
するのに用いる染料色素は螢光である必要はな
い。装置は若し第１フイルタ１８を除けば管から
の反射光を検出しそれにより光線吸収を確定する
ようにすることができる。若しダイヤフラム窓を
十分小さく直径約20ミクロンにすると、バツフイ
コートの物理的拡大は不要である。

本発明はその原理より離脱することなしに本文
に開示された実施例に対し数多くの変更及び変化
を行うことができるので、その特許請求の範囲に
よる以外に制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により血球カウント測定を行う
ための装置の好適実施例の一部図式的な斜視図、
第２図は本発明により血球カウント測定を行うた
めの装置の第２実施例の一部図式的な斜視図、第
３図は第２図装置の一部品の斜視図、第４図は遠
心分離により得られる第１の血球層境界面の概略
平面図、第５図は遠心分離により得られる第２の
血球層境界面の概略平面図、第６図は遠心分離に
より得られる第３の血球層境界面の概略平面図、
第７図は第４図に示すのと同じ血球層の概略平面
図、第８図は第６図に示すのと同じ血球層の概略
平面図、第９図は遠心分離により得られる第４の
血球層境界面の概略平面図である。 １…管、１１，１２…ステツプモータ、１３…
ねじロツド、１４…ブロツク、１９…バツフイコ
ート含有域、１６…光源、１７…レンズ、１８，
２１…フイルタ、２２…ダイヤフラム、２３…光
電管、２４…アンプリフアイヤ、２５…コンバー
タ、２６…コンピユータ、２７…表示フレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明な管中に含有され血球タイプが管中で異
   なつた層に分離されているような抗凝固性全血の
   遠心分離処理された見本における血球数を測定す
   るための光学走査装置にして、 イ 管を支持するための装置と、 ロ 管中の血球層を照射するため働く光源と、 ハ 管中の照射された血球層に焦点を結び血球層
   を走査し、血球の層中の異なつた血球タイプに
   特有な異なる光線強度を検出するよう作動する
   感光装置と、 ニ 管と前記感光装置との間における相対運動を
   引き起こし前記感光装置をして管の円周面上の
   異なれる位置のすべてにおいて血球の層を走査
   可能ならしめるための装置と、 ホ 前記感光装置に作動接続され該感光装置から
   のアナログ信号をデジタル様式に転換するため
   のコンバータ装置と、 ヘ 該コンバータ装置に作動接続され該コンバー
   タ装置からのデジタル信号を受けかつこれを記
   憶するコンピユータ装置を包含し、該コンピユ
   ータ装置はそれぞれの走査された血球層の平均
   の軸方向寸法を計算すべく受けられた信号を利
   用し前以て入力されたデータから走査されたそ
   れぞれの血球層に対し真の血球数を決定する、 光学走査装置。 ２ 前記感光装置と管との間にダイヤフラムを介
   在して有し、該ダイヤフラムは前記感光装置に使
   用のできる管の視野を制限するよう作動できる窓
   を更に有する特許請求の範囲第１項による装置。 ３ 前記窓は約100ミクロンの直径を有する特許
   請求の範囲第２項による装置。 ４ 前記窓は約20ミクロンの直径を有する特許請
   求の範囲第２項による装置。 ５ 前記光源と管との間におかれた第１フイルタ
   装置を更に有し、該第１フイルタ装置は前記光源
   から管に伝わる光の波長を制限するよう作動でき
   る特許請求の範囲第１項による装置。 ６ 前記感光装置と管との間におかれた第２フイ
   ルタ装置を更に有し、該第２フイルタ装置は前記
   血球層から前記感光装置に伝わる光の波長を制限
   するよう作動できる特許請求の範囲第５項による
   装置。 ７ 前記相対運動を引き起こすための装置は管を
   その軸線の周りに回転するためのステツプモータ
   より成り該モータは前記コンピユータに作動接続
   されかつこれによりコントロールされる特許請求
   の範囲第１項による装置。 ８ 前記ステツプモータは管を相次ぐ360゜の角度
   にわたり回転するよう作動できる特許請求の範囲
   第７項による装置。 ９ 前記ステツプモータは管を約6゜に等しい相次
   ぐ角度にわたり回転するよう作動できる特許請求
   の範囲第７項による装置。 １０ 前記感光装置は測定中の血球層の全軸方向
   範囲を走査するよう作動できる直線状に配列の光
   電池より成る特許請求の範囲第１項による装置。 １１ 前記相対運動を引き起こすための装置は管
   をその軸線の周りに約6゜の相次ぐ増加角度にわた
   り回転するよう作動できる特許請求の範囲第１０
   項による装置。 １２ 少くとも走査中のすべての血球層の合成軸
   方向寸法に等しい距離管を軸方向に移動するため
   の装置を更に有する特許請求の範囲第１項による
   装置。 １３ 管を軸方向に移動するための前記装置は前
   記コンピユータ装置に作動接続されかつこれによ
   りコントロールされる第２ステツプモータを有
   し、該第２ステツプモータはねじロツドをその軸
   線の周りに回転するよう作動でき前記ねじロツド
   は管を回転するための前記装置と管を支持するた
   めの前記装置と前記第２ステツプモータが取付け
   られている可能フレームに固定したキー止めブツ
   シユにねじ接続されている特許請求の範囲第１２
   項による装置。 １４ 前記感光装置と前記コンバータ装置との間
   にアンペリフアイヤ装置を介在して更に有し前記
   感光装置から伝達されるアナログ信号を該アナロ
   グ信号をデジタル信号に転換する前に増幅する特
   許請求の範囲第１項による装置。 １５ 透明な管中に含有され血球タイプが管中で
   異なつた層に分離されているような抗凝固性全血
   の遠心分離処理された見本における血球数を測定
   するための方法にして、 イ 測定中の異なれる血球タイプに異なる光強度
   特性を作り出す光線で測定すべき血球層を照射
   し、 ロ 測定中の異なれる血球タイプの照射により得
   られる異なる光強度特性を検出し、かつ血球層
   に検出された異なれる光強度に比例して変化す
   るアナログ出力を作り出す感光装置により測定
   中のそれぞれの血球層の全外周面を走査し、 ハ 前記アナログ出力をデジタル出力に転換し、 ニ 前記デジタル出力をコンピユータに受けかつ
   これに記憶し、次いでコンピユータは前記の記
   憶されたデジタル出力を分析し走査されたそれ
   ぞれの血球層の平均軸方向寸法を計算し、更
   に、前記コンピユータで走査されたそれぞれの
   血球層に対する真正の血球数を計算された平均
   軸方向寸法と前記コンピユータに記憶された追
   加のあらかじめ入力されたデータから決める諸
   段階を有する血球数の測定方法。 １６ それぞれの血球層の全外周面が前記感光装
   置の焦点を通過するよう管を動かす段階を有す
   る、特許請求の範囲第１５項による方法。 １７ 前記の管を動かす段階は管をその軸線の周
   りに回転することを含む、特許請求の範囲第１６
   項による方法。 １８ 管はその軸線の周りに約6゜の相欠ぐ増加角
   度で回転される、特許請求の範囲第１７項による
   方法。 １９ 前記の管を動かす段階は更に、走査中のそ
   れぞれの血球層の全軸方向範囲が前記感光装置の
   前記焦点を通過するように往復軸方向運動を管に
   与えることを含む、特許請求の範囲第１７項によ
   る方法。 ２０ 管のすべての動きは前記コンピユータによ
   りコントロールされる、特許請求の範囲第１９項
   による方法。 ２１ 血球は着色され血球層を照射する前記光線
   は着色血球が異なれる特性強度で螢光を発するよ
   う励起する波長に限定される、特許請求の範囲第
   １５項による方法。 ２２ 前記走査段階は直線状配列の光電池により
   行われる、特許請求の範囲第１５項による方法。 ２３ 透明な管中に含有され血球タイプが管中で
   異なつた層に分離されているような抗凝固性全血
   の遠心分離処分された見本における血球数を測定
   するための方法にして、 イ 光源を設け、 ロ 該光源から発した光線を測定中の血球層を含
   有する管部分の外面に相当する領域上に焦点を
   合わせ、 ハ 測定中の異なれる血球タイプの照射により得
   られる異なる光強度特性を検出し、かつ血球層
   に検出された異なれる光強度に比例して変化す
   るアナログ出力を作り出す感光装置により測定
   中のそれぞれの血球層の全外周面を走査し、 ニ 測定中の血球層がある管における利用できる
   容積についてのデータと測定中の各種血球タイ
   プのそれぞれのサイズについてのデータを記憶
   装置に貯えたコンピユータを設け、 ホ 前記アナログ出力をデジタル出力に転換し、 ヘ 前記コンピユータに前記デジタル出力を受け
   かつこれを記憶し、次いでコンピユータは前記
   の記憶されたデジタル出力を分析し走査された
   それぞれの血球層に対する平均の軸方向寸法を
   計算し、更に、計算された平均軸方向寸法を利
   用可能の容積メモリデータとそれぞれの血球サ
   イズメモリデータとに組合せることにより前記
   コンピユータにおいて走査されたそれぞれの血
   球層に対する真正の血球数を決め、 ト 計算された真正の血球数の視覚的表示を設け
   る諸段階を有する血球数の測定方法。